寬帶通信系統(tǒng)接收機前端電路的研究與設計.pdf

1、通信已經步入寬帶時代——不論是有線還是無線。無線信道中擁擠和不合理的頻譜分配亟需一種能夠解決信號共存從而提高頻譜利用效率的方案，這一需求促使以實現(xiàn)超寬帶(ulta-wideband，UWB)和認知無線電(cognitive radio，CR)為代表的寬帶技術被提上議程并受到廣泛關注。而軟件無線電(software-definedradio，SDR)在處理多模信號方面具有靈活和適應性強的特點，為實現(xiàn)CR提供了有力的技術保障。此外，需要高速

2、高密度數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽萌缫蕴W、背板通信以及片間互聯(lián)等，對數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提出更高的要求，與之相應的有線或者無線解決方案都需要足夠高的系統(tǒng)帶寬作為支持。
　　寬帶通信系統(tǒng)應用范圍廣，電路差異性大。本論文將注意力主要集中于其中接收機前端電路的研究與設計上。不同于窄帶系統(tǒng)，寬帶通信的前端電路中需要處理諸如寬帶阻抗匹配、增益帶寬擴展和頻率響應紋波等特有的問題。本文中對這些問題做出了具體分析。在設計中采用了具有寬帶阻抗匹配特性的輸入級，并且

3、針對不同應用，分別提出了電流反饋、多路反饋以及三級參差峰化的帶寬擴展方法。除此之外，文中也對接接收機前端電路中各元件的噪聲和線性度貢獻做出了詳細的分析，并給出了優(yōu)化方案。
　　本論文針對三種應用設計了三個寬帶接收機前端模塊，分別包括:(1)應用于高速數(shù)據(jù)通信的雙通路寬帶可變增益放大器。該放大器采用基于0.18μm SiGeBiCMOS工藝的閉環(huán)電流反饋結構，達到了2GHz的-3dB帶寬、40dB增益調節(jié)范圍和2.2nV的輸入等效噪

4、聲電壓，并且在1GHz頻率處增益紋波小于0.5dB.
　　(2)應用于欠采樣SDR/CR接收機中的寬帶前端模塊。采用0.13μm CMOS工藝，設計了具有3GHz帶寬的LNA、有源balun和RF-VGA.其中，RF-VGA采用了所提出的具有雙反饋環(huán)路的改進型Cherry-Hooper結構進行帶寬擴展。整體前端電路達到了40dB增益和9dB噪聲系數(shù)。(3)針對所提出的應用于IR-UWB系統(tǒng)中的欠采樣接收機架構，實現(xiàn)了其中的射頻前端