UWB頻率綜合器關鍵模塊的研究與設計.pdf

1、近年來，在高速無線通信領域，UWB（Ultra-wide Band）即超寬帶技術以其超高的傳輸速率吸引了學術界及工業(yè)界越來越廣泛的關注。目前超寬帶技術的標準有多種，基于MB-OFDM(Multi-band Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即多頻帶頻分復用的標準在國際上獲得了更為廣泛的認可。在UWB通信系統(tǒng)中，用于產生各頻帶載波頻率的頻率綜合器仍然是整個射頻收發(fā)器系統(tǒng)中設計難度最大的模

2、塊之一。
　　本文首先介紹頻率綜合器的定義和幾種常見的頻率綜合器類型，分析各類頻率綜合器的特點，并在此基礎上給出頻率綜合器的一些應用。然后深入介紹電荷泵鎖相環(huán)頻率綜合器的構成及特點，研究并分析其每個子模塊電路。此外，還著重分析可編程整數分頻器和壓控振蕩器這兩個關鍵模塊，介紹這兩個模塊的電路原理、基本結構以及在實際應用中的一些優(yōu)化改進結構。在全面總結和比較各類模塊電路的特點后，本文采用TSMC90nm CMOS工藝設計UWB頻率綜合

3、器中的兩個關鍵模塊:可編程整數分頻器和壓控振蕩器。針對可編程整數分頻器，本文根據其設計指標給出了具體的電路結構、版圖設計和后仿真結果。測試結果表明所設計的可編程整數分頻器在1.2 V電源電壓下可以正常工作。其正常工作電流約為4.2 mA，在3.1～10.6 GHz頻率范圍內分頻功能正確，分頻后的輸出信號在10 kHz頻偏處的相位噪聲約為-118dBc/Hz，符合設計要求。對于壓控振蕩器，在分析其指標要求后，本文采用環(huán)形壓控振蕩器結構設計

4、UWB振蕩器，并給出電路拓撲結構、延遲單元電路、版圖設計和后仿真結果。測試結果表明所設計的環(huán)形壓控振蕩器在1.2 V電源電壓下可以正常工作，控制電壓在0.1～0.8 V范圍內的線性度較好，在3.1～10.6 GHz的振蕩頻率范圍內相位噪聲（1 MHz頻偏處）低于-85dBc/Hz。此外，本文對可編程整數分頻器和壓控振蕩器的設計和測試工作進行系統(tǒng)的總結，通過設計指標和測試結果的對比，分析可能存在的問題，并給出相應的改進措施和后續(xù)研究方向。