無(wú)線射頻發(fā)送機(jī)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，無(wú)線傳輸技術(shù)的蓬勃發(fā)展帶來(lái)了低成本、低功耗、高集成度的CMOS無(wú)線射頻收發(fā)機(jī)研究和設(shè)計(jì)的春天。伴隨著CMOS工藝的不斷發(fā)展，持續(xù)的scaling down已經(jīng)使得MOS晶體管的特征頻率fT達(dá)到了50 GHz以上(比如O.18um 工藝)，這使得射頻收發(fā)機(jī)前端的大部分電路都可以采用CMOS工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，另外高Q值螺旋電感甚至變壓器的片上實(shí)現(xiàn)，襯底隔離技術(shù)的發(fā)展……等等，都為實(shí)現(xiàn)單片集成的射頻收發(fā)機(jī)提供了良好的工藝基礎(chǔ)。 然而

2、相對(duì)于BiCMOS、GaAS等工藝，CMOS工藝固有的高噪聲、低 gm/I、低電源電壓等劣勢(shì)仍然需要電路設(shè)計(jì)者持續(xù)努力地發(fā)明創(chuàng)造性的電路結(jié)構(gòu)予以克服。與此同時(shí)，為了應(yīng)對(duì)不斷涌現(xiàn)的各種無(wú)線傳輸技術(shù)，電路設(shè)計(jì)者還需要深刻研究通信系統(tǒng)理論，以此從通信協(xié)議中分析出電路指標(biāo)的系統(tǒng)級(jí)要求來(lái)指導(dǎo)電路設(shè)計(jì)以及架構(gòu)選擇。 論文首先以確知信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)分析理論作為切入點(diǎn)，一定程度地補(bǔ)充了從通信系統(tǒng)原理理論到實(shí)際發(fā)送機(jī)電路設(shè)計(jì)跨越中缺失的銜接部分。通

3、過(guò)實(shí)例分析將該數(shù)學(xué)理論與LTI系統(tǒng)頻響函數(shù)分析、通信系統(tǒng)中基帶信號(hào)與頻帶信號(hào)的功率譜分析及EVM指標(biāo)與信噪比關(guān)系等等這些和電路設(shè)計(jì)息息相關(guān)的問題聯(lián)系了起來(lái)，為采用通信理論對(duì)無(wú)線發(fā)送機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)打下了理論基礎(chǔ)。 接著以802.11b發(fā)送機(jī)為例，建立了發(fā)送機(jī)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的手算系統(tǒng)模型。該系統(tǒng)級(jí)研究和設(shè)計(jì)的方法采用帶內(nèi)和帶外噪聲/失真源分析以及帶內(nèi)和帶外噪聲/失真分配作為切入點(diǎn)，可以適用于各種采用調(diào)幅，調(diào)相以及QAM調(diào)制方式的無(wú)線通

4、信發(fā)送機(jī)。并且對(duì)濾波器阻帶抑制特性和基帶DAC更新頻率的折衷進(jìn)行了詳盡的理論分析和推導(dǎo)。 最后采用 SMIC 0.18um CMOS RF Mixed Signal 工藝設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)用于IEEE 802.11b 無(wú)線局域網(wǎng)的射頻發(fā)送機(jī)，作為單片 Transceiver 芯片的一部分進(jìn)行流片測(cè)試。該芯片采用了直接轉(zhuǎn)換的架構(gòu)來(lái)最大限度地減少片上和片外的元器件，從而達(dá)到低功耗、低成本的目的。用除二分頻的方法得到精確正交的I/Q載波