CMOS無線發(fā)射機射頻前端研究及電路優(yōu)化設計.pdf

1、隨著集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大和人們生活節(jié)奏的加快，人們不斷追求更加方便、快捷的生活方式。很多設備從最初的有線連接發(fā)展為現(xiàn)在的無線控制，在使用方面不再受限于距離，大大提高了效率。如今，無線應用已經(jīng)相當普及，其中，無線通信更是成為人們生活中形影不離的一部分。無線通信技術發(fā)展至今，已經(jīng)日趨成熟，并仍在不斷地優(yōu)化和改良中。
　　本文以無線通信中必不可缺的無線收發(fā)機為研究基礎，重點對無線發(fā)射機的結構和組成它的各個電路模塊進行研究分析。

2、在了解無線發(fā)射機射頻(RadioFrequency)前端電路構成的基礎上，對發(fā)射機前端電路提出優(yōu)化設計。在保證基本應用功能的前提下，盡可能的降低電路功耗，減少器件使用，從而減小芯片面積，達到節(jié)約成本的目的。提出了一種較為新穎的應用于無線發(fā)射機的聯(lián)合設計模塊。該模塊由發(fā)射機中上變頻混頻器(up-conversion mixer)和壓控振蕩器(VCO)兩個重要電路組成。采用平衡-非平衡(balun)電路將差分輸入和輸出轉(zhuǎn)化為單端輸入、單端輸

3、出的結構，可直接用于配有50Ω天線的無線通信系統(tǒng)中，構成無線發(fā)射機的重要功能部件。設計中采用了電流復用和匹配網(wǎng)絡復用的結構，在降低直流功耗的同時，從根本上減少了無源器件的使用，大大縮小了芯片的面積。本文給出了該電路的詳細設計思路和過程，包括版圖設計和后端仿真結果。最后對設計提出了可能的進一步的改進方案，以期達到更好的效果。設計的實現(xiàn)采用SMIC0.18um RF CMOS工藝，整個電路采用全集成設計，包括濾波、匹配電路部分，均采用硅集成

4、器件實現(xiàn)。測試結果顯示，在1.2V的供電電壓下，電路直流功耗低于4.7mW，最大轉(zhuǎn)換增益可達7.8dB，電路的噪聲系數(shù)在有效頻段內(nèi)低于20dB，在偏離中心頻率100KHz處，電路的相位噪聲低于-100dBc/Hz。整個設計在功耗方面取得了良好的成效，而其他性能也都達到了GSM通信應用的基本要求。同時，由于采用了復用技術，去掉了冗余電路和器件，在電路的面積上也實現(xiàn)了較大的突破。經(jīng)測量版圖面積得到，該聯(lián)合設計模塊占用面積約為1.18mm2。