L波段LC压控振荡器和高速二分频电路的研究与设计

摘要

本振模块作为射频前端接收系统的重要组成模块，对系统的性能有着重要影响。为了能更好的抑制镜像信号，提高射频前端系统的接收性能，要求本振模块能够提供性能良好的全差分正交信号。本文采用TSMC0.18μm RF CMOS工艺设计了一个互补型LC压控振荡器和高速二分频电路，用以产生性能良好的正交信号。
　　 本文首先介绍了压控振荡器的工作原理，阐述了组成压控振荡器的关键元器件及其基本特性，在对比了几种压控振荡器的结构之后，结合本设计中的要求采用了互补型LC压控振荡器。其次分析了振荡器的相位噪声，介绍了分析相位噪声的几种常用模型，并给出了一些降低相位噪声的措施，为设计高性能的LC压控振荡器提供理论上的支持。接着给出了LC压控振荡器的具体实现方法，对电感、电容元件在实际设计中如何选取给出了参考意见，并给出了模拟调谐电容阵列和数字开关电容阵列的结构。为了更好的抑制镜像信号，系统要求本振模块须提供全差分正交信号，在对比了几种正交信号的产生方法后，选择占用芯片面积小、性能稳定的二分频电路产生正交信号，并给出了二分频电路的设计步骤，其频率调谐范围完全覆盖了要求的频点，本振信号的相位噪声流片测试结果达到了-98.53dBc/Hz@100kHz，-121.84dBc/Hz@1MHz。