脈沖體制超寬帶非相干接收機(jī)的設(shè)計(jì).pdf

1、UWB（超寬帶）技術(shù)早在20世紀(jì)60年代已經(jīng)由美國軍方應(yīng)用于雷達(dá)、定位和通信系統(tǒng)中。然而自從2002年這項(xiàng)無線技術(shù)首次獲得了FCC（美國聯(lián)邦通信委員會(huì)）的批準(zhǔn)用于民用通信后，UWB技術(shù)在民用領(lǐng)域中所顯現(xiàn)出的廣闊發(fā)展前景使其在企業(yè)界與學(xué)術(shù)界均備受關(guān)注。超寬帶技術(shù)作為一種以極低功率在短距離內(nèi)高速傳輸數(shù)據(jù)的無線技術(shù)，其無線通信系統(tǒng)的SoC（片上系統(tǒng)）設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)是其走向應(yīng)用的關(guān)鍵步驟之一。與此同時(shí)，CMOS工藝的特征頻率隨著深亞微米技術(shù)的發(fā)

2、展不斷提高，使得使用CMOS工藝來實(shí)現(xiàn)接收機(jī)射頻前端成為了最有吸引力的實(shí)現(xiàn)手段。
　　 接收機(jī)是UWB通信系統(tǒng)中的核心和關(guān)鍵模塊。本文設(shè)計(jì)了基于能量檢測的OOK（開關(guān)鍵控）非相干接收機(jī)。鑒于中國UWB標(biāo)準(zhǔn)的頻譜模板對UWB發(fā)射的功率限制比FCC的標(biāo)準(zhǔn)低約30dB，即低于-70dBm/MHz，這對接收機(jī)的通路增益及后級(jí)比較器提出了更高的要求。通過分析各種UWB接收機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，本文采用了基于能量檢測的非相干接受機(jī)。非相干解調(diào)避免

3、了在調(diào)制器和解調(diào)器間需要同步的困難，從而實(shí)現(xiàn)了低復(fù)雜度、低功耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)?；谧皂斚蛳碌脑O(shè)計(jì)方法，考慮噪聲及檢波器的衰減特性，將系統(tǒng)的性能指標(biāo)合理的分配到接收機(jī)射頻前端的各個(gè)模塊，其中對LNA的設(shè)計(jì)提出了比較高的要求。
　　 作為UWB無線接收機(jī)的重要組成部分，本文詳細(xì)的給出了低噪聲放大器、檢波器及比較器的設(shè)計(jì)過程。介紹了使用CCC（電容交叉耦合）與電流復(fù)用技術(shù)的LNA和平坦增益的負(fù)反饋組態(tài)的LNA。從超寬帶LNA的輸入匹配與噪

4、聲角度進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并分別給出了兩種LNA設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)分析和性能優(yōu)化。檢波器主要包含了平方電路、翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器-電流檢測電路和跨導(dǎo)級(jí)。平方電路運(yùn)用飽和區(qū)晶體管的平方律特性將輸入差分信號(hào)進(jìn)行平方，所得到的輸出電流由翻轉(zhuǎn)電壓跟隨器-電流檢測電路轉(zhuǎn)換成電壓?？鐚?dǎo)級(jí)對該信號(hào)進(jìn)行放大并積分得到所接受的能量。比較器主要包含了預(yù)放大電路、再生鎖存比較電路和輸出鎖存緩沖電路。所有電路均采用目前主流的CMOS工藝在Cadence環(huán)境下使用Spectre