无线通信中低噪声低功耗CMOS射频接收芯片设计

摘要

在CMOS射频集成电路设计中存在大量尚未解决的问题.该文的讨论焦点是低噪声和低功耗,主要研究内容为:1.噪声问题的本质数学特性,即噪声的随机特性及其统计特征.2.MOSFET的基本物理特性,以及与噪声过程所结合的MOSFET的基本噪声模型.3.以该MOSFET基本噪声模型为基础,详细分析射频集成电路中的几个基本组成部分:低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)、混频器(Mixer)和锁相环(Phase Lock Loop,PLL).4.对无线信道(Channel)做了初步分析,得到了信道衰落特性的估计,从而对接收信号强度有了一个大体了解.5.在对射频集成电路各部分详细分析以及无线信道衰落特性估计的基础上,对射频接收芯片(Receiver)的不同拓扑结构进行了对比和分析.

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表目录

图目录

第一章引言

1.1动机及当前状况

1.2本文的独创性成果和论文各部分内容安排

第二章数学基础

2.1概率论

2.1.1随机事件和概率

2.1.2随机变量及其分布

2.1.3数学期望及方差

2.2随机过程

2.2.1均值函数和自相关函数

2.2.2高斯过程

2.2.3马尔可夫过程

2.2.4平稳随机过程

2.2.5周期平稳随机过程

2.2.6频谱密度

2.2.7维纳过程

2.2.8泊松过程

2.2.9连续性和可倒性

2.2.10遍历性

2.3随机微分方程

2.3.1实例

2.3.2随机积分算子

2.3.3随机微分方程

2.3.4 Ito和Stratonovich

2.4信号与系统

2.4.1线性时不变系统

2.4.2线性周期时变系统

第三章噪声

3.1噪声模型

3.1.1热噪声

3.1.2散射噪声

3.1.3 1/f噪声

3.2二端口噪声理论

3.3级连网络的噪声

第四章MOSFET物理特性

4.1能带论

4.1.1.p-n结

4.1.2金属半导体接触

4.2 MOSFET短沟道模型

4.2.1长沟道模型

4.2.2短沟道模型

4.3 MOSFET噪声分析

4.3.1 MOSFET短沟道噪声模型

4.3.2 MOSFET二端口噪声理论

4.4 MOSFET稳定性分析

4.4.1 y参数

4.4.2米勒效应

第五章低噪声放大器

5.1概述

5.1.1指标要求

5.1.2当前状况

5.2共源共栅源极去耦结构

5.2.1源极去耦

5.2.2共源共栅

5.3噪声分析

5.4线性分析

5.5 1.9GHz CMOS低噪放仿真设计

第六章混频器

6.1概述

6.1.1指标要求

6.1.2当前状况

6.2无源混频器

6.3 双差分对有源混频器

6.3.1电路结构

6.3.2信号处理过程

6.3.3硬切换

6.3.4软切换

6.4总结

第七章锁相环

7.1概述

7.1.1指标要求

7.1.2当前状况

7.2差分耦合LC振荡器

7.2.1电路结构

7.2.2信号处理过程

7.2.3性能分析

7.3环型振荡器

7.3.1电路结构

7.3.2性能分析

7.4锁相环仿真设计

第八章无线信道分析

8.1概述

8.2性能估计

8.2.1室外信道

8.2.2室内信道

8.2.3讨论

第九章接收芯片设计

9.1指标要求

9.2拓扑结构

9.3仿真结果

9.3.1 WCDMA

9.3.2蓝牙

第十章结论

10.1总结

10.2未来工作

附录A公式(6.36)和(6.37)的证明

附录B随机微分方程中自相关函数的推导

参考文献

致谢

独创性声明

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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