【摘要】：近年來,用CMOS實現(xiàn)全集成的毫米波收發(fā)器已經(jīng)成為一個非常熱門的話題。由IEEE802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的60GHz WPAN(無線個人局域網(wǎng))能夠支持10米內(nèi)超過1Gbps的傳輸速度。得益于60GHz處非常寬的可用帶寬,簡單的OOK調(diào)制(二進(jìn)制啟閉鍵控)就可以提供1Gbps以上的傳輸速度。超高速短距離無線傳輸?shù)某霈F(xiàn)大大增強(qiáng)了高速無線局域網(wǎng)通信的需求,使短距離超高速傳輸變得非常有前景。對于此應(yīng)用,作為載頻,毫米波無疑是非常好的接班者。更重要的是,工作在毫米波頻段的電路往往占有更小的硅片面積,有利于大量的生產(chǎn)。 論文的第二章總結(jié)了CMOS了目前主流的無線收發(fā)器架構(gòu),比如應(yīng)用于無線局域網(wǎng)(WLAN)工作在2.4/5GHz頻段的802.11b/a/g標(biāo)準(zhǔn),以及應(yīng)用于無線個人局域網(wǎng)(WPAN)的802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)。簡單的OOK調(diào)制更加適合60GHz短距離傳輸。因為它在射頻前端集成了調(diào)制器和解調(diào)器,消除了數(shù)字接口電路和數(shù)字基帶電路。 論文的第三,第四章則重點(diǎn)介紹了OOK接收機(jī)的電路設(shè)計,其中包括了60GHz變壓器反饋的低噪聲放大器以及OOK解調(diào)器的設(shè)計。OOK接收機(jī)是由Global Foundries65-nm CMOS工藝實現(xiàn)。測試結(jié)果低噪聲放大器有12dB的增益,并且功耗為15mW。OOK解調(diào)器可以達(dá)到1Gbps的傳輸速率,功耗為11mW左右,不包括用來測試的輸出緩沖電路。此外,還包括了60GHz的壓控振蕩器以及一個2.1-39GHz寬帶放大器的設(shè)計。 論文第五章中主要介紹用在二次變頻收發(fā)機(jī)的40GHz鎖相環(huán)的設(shè)計。40GHz鎖相環(huán)有38-42GHz的鎖定范圍,環(huán)路頻寬設(shè)計在2兆赫茲用以壓制160MHz左右的時鐘饋通,帶內(nèi)的相位噪聲在-102dBc以下。 最后,論文的第六章是對于基于65-rnm CMOS設(shè)計的總結(jié)和展望以及60GHz應(yīng)用在未來的巨大前景。
[Abstract]:In recent years, the implementation of fully integrated millimeter wave transceivers with CMOS has become a hot topic. The 60GHz WPAN (Wireless personal area Network), as defined by the IEEE802.15.3c standard, can support transmission speeds that exceed 1Gbps within 10 meters. Thanks to the very wide available bandwidth at 60GHz, simple OOK modulation (binary on / off keying) can provide transmission speeds above 1Gbps. The appearance of ultra-high-speed and short-range wireless transmission greatly enhances the demand of high-speed wireless LAN communication and makes the short-range ultra-high-speed transmission become very promising. For this application, as carrier frequency, millimeter wave is undoubtedly a very good successor. More importantly, circuits working in the millimeter-wave frequency band tend to occupy a smaller wafer area, which is conducive to a large number of production. The second chapter of this paper summarizes the current mainstream wireless transceiver architecture of CMOS, such as 802.11b/a/g standard applied to WLAN (WLAN) operating in 2.4/5GHz band. And 802.15.3c standard applied to wireless personal area network (WPAN). Simple OOK modulation is more suitable for 60GHz short distance transmission. Because it integrates modulator and demodulator in RF front end, it eliminates digital interface circuit and digital baseband circuit. The third and fourth chapter mainly introduces the circuit design of OOK receiver, including the low noise amplifier of 60GHz transformer feedback and the design of OOK demodulator. The Ook receiver is realized by Global Foundries65-nm CMOS technology. The test results show that the low noise amplifier has the gain of 12dB, and the power consumption of the 15mW.OOK demodulator can reach the transmission rate of 1Gbps, the power consumption is about 11mW, and the output buffer circuit used for testing is not included. In addition, it also includes the design of 60GHz voltage-controlled oscillator and a 2.1-39GHz broadband amplifier. The fifth chapter mainly introduces the design of 40GHz phase-locked loop used in secondary frequency conversion transceiver. 40 GHz phase-locked loop has the locking range of 38-42GHz, and the loop bandwidth is designed at 2 MHz to suppress the clock feed around 160MHz. The in-band phase noise is below-102dBc. Finally, the sixth chapter is the summary and prospect of 65-rnm CMOS-based design and the great prospect of 60GHz application in the future.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN928

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本文編號：2460336