UWB頻率綜合器關(guān)鍵模塊的研究與設(shè)計.pdf

1、近年來，在高速無線通信領(lǐng)域，UWB（Ultra-wide Band）即超寬帶技術(shù)以其超高的傳輸速率吸引了學(xué)術(shù)界及工業(yè)界越來越廣泛的關(guān)注。目前超寬帶技術(shù)的標準有多種，基于MB-OFDM(Multi-band Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即多頻帶頻分復(fù)用的標準在國際上獲得了更為廣泛的認可。在UWB通信系統(tǒng)中，用于產(chǎn)生各頻帶載波頻率的頻率綜合器仍然是整個射頻收發(fā)器系統(tǒng)中設(shè)計難度最大的模

2、塊之一。
　　本文首先介紹頻率綜合器的定義和幾種常見的頻率綜合器類型，分析各類頻率綜合器的特點，并在此基礎(chǔ)上給出頻率綜合器的一些應(yīng)用。然后深入介紹電荷泵鎖相環(huán)頻率綜合器的構(gòu)成及特點，研究并分析其每個子模塊電路。此外，還著重分析可編程整數(shù)分頻器和壓控振蕩器這兩個關(guān)鍵模塊，介紹這兩個模塊的電路原理、基本結(jié)構(gòu)以及在實際應(yīng)用中的一些優(yōu)化改進結(jié)構(gòu)。在全面總結(jié)和比較各類模塊電路的特點后，本文采用TSMC90nm CMOS工藝設(shè)計UWB頻率綜合

3、器中的兩個關(guān)鍵模塊:可編程整數(shù)分頻器和壓控振蕩器。針對可編程整數(shù)分頻器，本文根據(jù)其設(shè)計指標給出了具體的電路結(jié)構(gòu)、版圖設(shè)計和后仿真結(jié)果。測試結(jié)果表明所設(shè)計的可編程整數(shù)分頻器在1.2 V電源電壓下可以正常工作。其正常工作電流約為4.2 mA，在3.1～10.6 GHz頻率范圍內(nèi)分頻功能正確，分頻后的輸出信號在10 kHz頻偏處的相位噪聲約為-118dBc/Hz，符合設(shè)計要求。對于壓控振蕩器，在分析其指標要求后，本文采用環(huán)形壓控振蕩器結(jié)構(gòu)設(shè)計

4、UWB振蕩器，并給出電路拓撲結(jié)構(gòu)、延遲單元電路、版圖設(shè)計和后仿真結(jié)果。測試結(jié)果表明所設(shè)計的環(huán)形壓控振蕩器在1.2 V電源電壓下可以正常工作，控制電壓在0.1～0.8 V范圍內(nèi)的線性度較好，在3.1～10.6 GHz的振蕩頻率范圍內(nèi)相位噪聲（1 MHz頻偏處）低于-85dBc/Hz。此外，本文對可編程整數(shù)分頻器和壓控振蕩器的設(shè)計和測試工作進行系統(tǒng)的總結(jié)，通過設(shè)計指標和測試結(jié)果的對比，分析可能存在的問題，并給出相應(yīng)的改進措施和后續(xù)研究方向。