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低功耗射频CMOS双模前置分频器设计

潘灏  
【摘要】:随着无线通信行业飞速地发展,GSM、CDMA、WLAN、蓝牙、HOMERF、GPS等无线通信协议层出不穷。无线频率的工作范围不断提高。这些都巨大地推动了射频集成电路的更新和发展。 更大的移动性使得无线通信系统向着低功耗和低成本发展。在射频集成电路的制造工艺上传统采用BiCMOS工艺设计低功耗射频器件。随着CMOS工艺的不断发展,基于CMOS工艺的射频MOS管、射频电感电容等器件不断发展。在CMOS工艺上进行射频电路设计成为可能,并逐渐成为低功耗、低成本射频集成电路的设计趋势。 频率合成器是位于无线通信系统前端的重要部分。它的功能是将频率较低的参考信号转换成射频范围的标准本振信号。频率合成器是由一个工作范围在GHz范围的锁相环构成。在高频范围内工作的锁相环是整个系统中功耗最大的部分之一,因此对锁相环的低功耗研究对降低整个系统的功率损耗有着重要的意义。 前置分频器位于射频锁相环的反馈部分。前置分频器的输入信号为锁相环的射频输出信号,输出信号为频率较低的锁相环反馈输入信号。由于工作频率范围在射频,前置分频器也是锁相环中功耗最大的部分之一。低功耗的前置分频器设计可以很大程度上降低整个锁相环的功率损耗。 本文在总结了当前国内外低功耗射频CMOS双模前置分频器的发展现状和技术水平,深入探讨了一种低功耗、射频CMOS前置分频器的设计。在射频CMOS集成电路设计中,本文的讨论焦点是低功耗。主要研究内容为: 1.运用数字宏观设计方法,设计电路总体结构。采用触发器、逻辑门电路等数字元件搭建电路框架并进行数字方法的功能验证。运用CMOS模拟设计方法进行电路级的设计和仿真。采用射频和普通CMOS器件设计实际电路,并进行基于模拟输入信号的瞬态和周期性仿真。对信号的直流偏置、信号幅度、噪声等模拟参数加以分析和调整。 2.研究和分析了传统型,模拟型以及相位转换型结构的各自特点和优劣性。深入分析了相位转换型结构的基本模型和两种改进型结构。根据低功耗的


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