宽带5GHz电感电容压控振荡器的研究与设计

摘要

随着无线通信的发展，用户对设备的数据传输速度和带宽要求越来更高。基于IEEE802.11ac标准的5GHz频段可以满足用户对通信频段的速度和带宽的要求，在此频段下的Wi-Fi下载速度可以达到1Gbps，峰值每秒可传输128MB的数据。因此可适用于5GHz频段的宽带低相噪压控振荡器成研究热点。 论文中介绍了常用压控振荡器的结构和工作原理，并分析各种压控振荡器的适用条件，根据设计指标要求选择适用于5GHz频段的宽带压控振荡器的电路结构；为实现宽调谐范围和低相位噪声的设计，论文详细描述了相位噪声产生机理。根据电路模型选择合适的相位噪声模型对电路进行优化。为拓宽调谐范围，采用自调谐的开关电容阵列并在谐振回路中采用固定电容与变容管并联的方式提高KVCO线性度的方式来减小相位噪声。 论文基于TSMC RF0.18μm CMOS工艺，设计了一种可应用于IEEE802.11ac标准的5GHz宽带电感电容压控振荡器(VCO)。该振荡器采用了NMOS交叉耦合结构，同时使用了5比特开关电容阵列以扩展其调谐范围，这使得压控增益KVCO可控制在一个较小的值，能有效降低VCO的相位噪声。后仿真结果显示，该VCO在1.8V电源电压下，功耗为9mW，频率调谐范围为4.56GHz-5.42GHz，在偏离中心频率1MHz处仿真得到的相位噪声为-114dBc/Hz。该LC VCO的版图面积320μm*466μm。

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第一章 绪论

§1.1研究背景及意义

§1.2国内外研究现状

§1.3论文研究的目的和意义

§1.4主要工作和论文的结构安排

第二章 CMOS片上集成压控振荡器的结构及工作原理

§2.1压控振荡器的工作原理

§2.2 压控振荡器

§2.3负阻振荡原理

§2.4小结

第三章 电感、可变电容及相位噪声分析

§3.1硅基片上螺旋电感

§3.2可变电容特性分析

§3.3相位噪声分析

§3.4小结

第四章 宽带低相噪VCO的研究与设计

§4.1宽带低噪声VCO总体设计方案

§4.2宽带低相噪压控振荡器设计

§4.3小结

第五章 版图设计与后仿真结果

§5.1版图设计

§5.2后仿真结果

§5.3小结

第六章 总结与展望

§6.1工作总结

§6.2展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果