无线射频发送机中关键模块的研究与设计

论文摘要

无线收发机一直是射频集成电路的研究热点。本论文以其中的发送机和时钟电路为例,研究并设计实现了符合802.11a协议的时钟电路,符合WCDMA/GSM协议的发送机模拟基带电路。论文首先在分析多载波发送机结构和原理的基础上进行了802.11a发送机的系统设计,定量地推导了各部分的指标,指出了电路设计的难点。接着论文设计了符合802.11a协议的时钟电路,对于其中的高频宽带VCO提出了减少寄生并降低相位噪声的具体方法,对于电荷泵电路探讨了如何降低静态失配和动态失配,在时钟电路的整体仿真中讨论了参考杂散的仿真和相位噪声的仿真方法。论文又研究了WCDMA/GSM双模发送机模拟基带电路,采用了模式可调增益可变的滤波器实现了电路最大程度的复用,分析了精确1dB增益的调整方法并加以实现。以上设计经过了硅片验证,适用于802.11a协议的整数分频锁相环中高频宽带VCO工作在8.64G～11.62GHz,频率综合器的积分噪声为-33dBc,参考杂散为-76dBc。点相位噪声为-85dBc/Hz@100k,一116dBc/Hz@1MHz,满足了协议要求。对于WCDMA/GSM双模发送机的模拟基带电路,WCDMA模式下3dB带宽为2.7MHz,增益可以从OdB调整到-24dB；GSM模式下3dB带宽为300kHz,增益从OdB到-8dB可调,两种模式下增益调整精度都是1dB,满足了协议要求。

论文目录

• 目录
• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 论文的主要研究和贡献
• 1.3 论文的组织安排
• 本章参考文献
• 第二章 802.11a发送机的系统设计
• 2.1 802.11a协议介绍
• 2.2 发送机结构介绍
• 2.3 对发送机各部分的要求
• 2.3.1 EVM
• 2.3.2 频谱罩
• 2.3.3 本振泄漏
• 2.3.4 频率范围
• 2.3.5 增益控制
• 2.3.6 增益平坦度
• 2.4 设计指标总结
• 本章参考文献
• 第三章 802.11a频率综合器电路的设计实现
• 3.1 系统设计
• 3.1.1 频率综合器概述
• 3.1.2 频率综合器传递函数
• 3.1.3 频率综合器系统稳定性
• 3.1.4 频率综合器噪声分析
• 3.1.5 频率综合器的参考杂散
• 3.1.6 系统设计总结
• 3.1.7 802.11a协议中的频率综合器
• 3.2 具体电路结构选择和实现
• 3.2.1 鉴频鉴相器
• 3.2.2 电荷泵
• 3.2.3 高频宽带VCO设计
• 3.2.4 高频分频器的设计
• 3.3 仿真结果
• 3.3.1 鉴频鉴相器
• 3.3.2 电荷泵
• 3.3.3 VCO
• 3.3.4 PLL锁定和杂散的仿真
• 3.3.5 噪声仿真
• 3.4 芯片测试结果
• 3.4.1 VCO测试结果
• 3.4.2 PLL测试结果
• 3.4.3 性能总结
• 3.5 小结
• 本章参考文献
• 第四章 发送机模拟基带电路的设计
• 4.1 体系结构设计
• 4.2 具体实现
• 4.2.1 系统要求
• 4.2.2 原理分析
• 4.2.3 电路实现
• 4.3 仿真结果
• 4.4 版图考虑
• 4.5 测试结果
• 4.5.1 WCDMA模式下的测试结果
• 4.5.2 GSM模式下的测试情况
• 4.5.3 测试结果性能总结
• 4.6 小结
• 本章参考文献
• 第五章 总结和展望
• 致谢