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无线局域网收发机射频前端的CMOS实现

池保勇  
【摘要】: 本论文研究无线局域网收发机射频前端的CMOS实现,该收发机采用超外差式的拓扑结构,其射频前端主要由低噪声放大器、下变频器、上变频器、末前级、本地振荡信号缓冲器和锁相环型频率合成器等模块组成。根据IEEE 802.11b标准的规定,本论文推导出了对各模块的性能要求,并以提高集成度、降低功耗和保留适当的设计余量为原则,采用CMOS工艺实现了各个模块。 由于在片电感对射频电路的性能有很重要的影响,本论文首先使用无源元件模拟器ASITIC对在片电感进行了研究,总结出了设计在片电感应该遵循的原则。 本论文实现的收发机射频前端采用了1.8V的电源电压,射频前端各模块的设计都考虑到了低电源电压对直流工作点、增益和线性度的影响。但各模块通过改进电路结构和设计合理的直流工作点,在低压下依然保持了良好的性能。而且,这些射频模块都实现了在片阻抗匹配功能,可以降低无线局域网系统的复杂性和成本。另外,下变频器通过引入在片偏置环路,极大地提高了该下变频器的对称性和线性度。 压控振荡器和双模预分频器是锁相环型频率合成器中最关键的两个模块,本论文分别实现了两种类型的压控振荡器(采用对称螺旋型电感和差分二极管型容抗管的正交压控振荡器和使用MOS型容抗管的大调谐范围压控振荡器)和两种类型的双模预分频器(使用相位开关技术的双模预分频器和使用动态电路技术的双模预分频器)。并在此基础上实现了一个完整的锁相环型频率合成器,它集成了压控振荡器、双模预分频器、鉴频鉴相器、电荷泵、各种数字计数器、数字寄存器和控制电路以及与基带电路的串行接口。 本论文分别采用TSMC 0.18um和0.25um CMOS工艺实现了无线局域网收发机射频前端和频率合成器,测试结果表明,该收发机射频前端和频率合成器能够满足IEEE 802.11b标准的要求,可以被应用于无线局域网系统中。


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