一种高频带利用率调制方式的芯片设计

摘要

随着通信技术的发展以及各个领域对信息传输速率的要求不断提高，作为重要的不可再生资源，无线电频谱的有限性和稀缺性日益显现。在通信工程领域，怎样更好的提高频谱利用率已经成为备受关注的课题。作为超窄带(UNB)调制技术的一种，拓展的二元相移键控(EBPSK)调制方式通过压缩传输信号带宽，可以极大提高频谱利用率，具有很大的潜力。
　　本文采用TSMC0.18μm CMOS工艺，设计覆盖200MHz到2.4GHz载波频率的EBPSK调制电路。系统结构由巴伦、模式选择电路、控制模块、相位键控电路及输出缓冲组成，实现三种工作模式:反相调制，缺周期调制(MCM)以及窄脉冲调制，三种调制模式可通过外部信号加以选择。其中，巴伦电路采用有源结构避免使用电感，有效减小电路面积，缩减流片成本;相位键控模块采用双平衡结构减小时钟馈通及电荷注入等非理想效应;由于基带信号未经滤波，故已调信号中含有较多的高频分量，在输出缓冲电路中采用电感并联峰化技术提高带宽从而提高信号的保真度。后仿真结果表明，当载波频率介于200MHz到2.5GHz之间时，电路满足各项指标要求。芯片采用在片和键合两种方式进行测试，结果显示芯片均可正确实现三种调制功能且三种调制模式可通过外部控制信号加以选择，功耗小于60mW，芯片面积为0.70×0.68 mm2。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．1．1 超窄带调制方式概述

1．1．2 国内外发展现状

1．1．3 EBPSK调制方式简介

1．2 本文研究的主要内容

1．3 论文的组织结构

第2章 超窄带理论

2．1 传统调制方式

2．1．1 调制理论概述

2．1．2 传统数字调制方式

2．2 超窄带调制

2．2．1 超窄带调制中的带宽

2．2．2 EBPSK调制

2．3 本章小结

第3章 EBPSK调制电路设计

3．1 巴伦电路的设计

3．1．1 无源巴伦

3．1．2 有源巴伦

3．1．3 本设计中的有源巴伦电路设计

3．2 模式选择及控制模块设计

3．3 相位键控模块设计

3．3．1 开关的非理想特性

3．3．2 双平衡相位键控电路

3．4 输出缓冲电路

3．4．1 利用反馈技术拓展带宽

3．4．2 负电容技术

3．4．3 引入电感峰化技术拓展带宽

3．4．4 输出缓冲电路设计

3．5 本章小结

第4章 版图设计和系统后仿真

4．1 版图设计注意事项

4．1．1 版图设计流程

4．1．2 版图设计中器件的匹配

4．1．3 天线效应

4．1．4 闩锁效应

4．1．5 EBPSK调制电路版图设计中其它注意事项

4．1．6 EBPSK调制电路版图设计

4．2 EBPSK调制电路后仿真

4．3 本章小结

第5章 测试结果

5．1 EBPSK调制电路在片测试

5．1．1 EBPSK调制电路在片测试方案

5．1．2 EBPSK调制电路在片测试结果

5．2 EBPSK电路键合测试

5．2．1 印刷电路板设计

5．2．2 EBPSK调制电路键合测试结果

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢