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【6h】

2.4GHz多相位压控振荡器的研究与设计

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 CMOS工艺简介

1.3 射频接收机研究现状

1.4 振荡器研究现状

1.5 本文的主要研究内容和组织结构

第2章 压控振荡器基本原理

2.1 引言

2.2 压控振荡器概述

2.4 多相位压控振荡器

2.5 相位噪声分析

2.6 本章小结

第3章 低功耗低噪声正交压控振荡器设计

3.1 引言

3.2 传统正交压控振荡器的改进设计

3.3 性能优化

3.4 仿真结果

3.5 本章小结

第4章 新型多相位压控振荡器设计

4.1 引言

4.2 多相位压控振荡器电路设计

4.3 电路分析

4.4 仿真结果

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A(攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录)

附录B(攻读硕士学位期间所参与的学术科研活动)

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摘要

近年来,通信技术的快速发展让我们的生产更加高效,生活更加便利,各种无线通信设备已成为我们的生活中不可或缺的组成部分。无线通信系统中各种信号的接收都需要接收机来完成,而振荡器作为接收机的重要部分,它的性能好坏直接影响到接收机性能。然而,随着接收机功能的不断扩展,其功耗日益增大,因此低功耗设计变得越来越重要。压控振荡器是接收机中功耗较高的部分,因此低功耗低噪声压控振荡器的研究是设计高性能接收机的关键,也一直是射频电路的研究热点。
  本文分析了压控振荡器的研究现状,总结了几种常见的低功耗及低相位噪声电路设计方法。围绕着如何优化压控振荡器的功耗及噪声等各项性能指标的问题,进行了研究与讨论。本文的主要工作如下:
  (1)提出了一个工作于2.4GHz的低功耗低噪声正交压控振荡器。该正交压控振荡器采用电流复用结构,降低了电路的功耗。耦合方式采用使用较少的元器件的并联衬底偏置技术,降低了电路复杂度并减小了芯片面积,同时减少了电路的噪声源,从而降低了电路的相位噪声。仿真结果表明:该压控振荡器工作于2.4GHz频段,功耗仅为110μW,在1MHz频偏时,压控振荡器的相位噪声为-128dBc/Hz,当控制电压在0V与1V之间进行调节时,压控振荡器的频率在2.35GHz与2.46GHz之间变化,调节范围为110MHz。
  (2)提出了一种能产生2N相位输出的压控振荡器的方法,并基于此方法设计了一个六相位压控振荡器。所提出的多相位压控振荡器设计方法由 N(N为正整数且 N≥2)个拓扑结构以及参数一致的 LC压控振荡器级联构成一个压控振荡器。在理论上,该振荡器可产生2N个不同相位的正弦信号。通过对所设计的六相位压控振荡器仿真,结果表明:基于此方法设计的六相位压控振荡器供给电压为0.8V,功耗大约为1mW,当控制电压在0V及0.8V之间变化时,振荡频率会在2.32GHz及2.45GHz之间变化,调节范围为130MHz,在1MHz频偏时,相位噪声为-128dBc/Hz。
  本文设计的电路采用TSMC0.18μm RF CMOS工艺来实现,利用Cadence进行仿真优化。所设计的两种电路均可应用于低功耗低噪声环境。因此,本文的研究内容对无线通信系统的发展有一定的积极意义。

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