超宽带射频前端分析和设计

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1、摘要摘要超宽带(Ultra．Wideband，UWB)无线通信技术是一种高数据率、低功耗的短距离无线通信技术，近年来成为国内外研究的热点之一。它可以实现最高480Mb／s，最低l10Mb／s的数据率，是无线个人局域网(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN)的解决方案之一。随着CMOS工艺的发展，采用全CMOS工艺实现的单片集成射频前端成为一种趋势，可以满足射频芯片低成本和高性能的要求。本论文研究并设计了应用于3．1-4．8GHzMB．OFDMUWB接收机中的射频前端电路，包括低噪声放大器

2、(LNA)和下变频混频器(Down．conversionMixer)以及其它辅助电路，还设计了包含射频前端在内的接收链路。射频前端集成在接收链路芯片中完成流片，二者均进行了测试。基于前次设计和测试，还进行了射频前端和接收链路的功耗和性能优化，并完成版图后仿真。芯片采用JazzO．189in射频CMOS工艺实现，测试和仿真结果表明，所设计电路符合MB．OFDMUWB接收机的性能要求。论文首先从MB．OFDMUWB系统指标入手，详细分析了超宽带接收机的系统参数推算过程。接着比较分析了各种接收机结构，本文所设计的超宽带接

3、收机最终选取了零中频结构。随后分析确定了接收机的模块指标分配，确定了射频前端的详细性能指标。在接下来的电路设计章节中，着重介绍以下部分：采用电阻反馈加源极电感退化结构的低噪声放大器，并探索了增益可变功能的实现以及输入匹配的补偿；采用正交合并结构的类似吉尔伯特结构下变频混频器，也探索了增益可变的实现：射频前端整体、其它辅助模块和接收链路总的设计。最后是芯片的实现和测试与仿真，包括射频前端和接收链路的第一次测试结果、改进版设计的版图后仿真结果。关键词：超宽带，多频带正交频分复用，射频，低噪声放大器，匹配，混频器，正交，

4、射频前端，接收链路，电流模数模转换器、数字控制电容阵列、互补金属氧化物硅。中图分类号：TN856复旦大学硕士学位论文ABSTRACTUWB(Ultra-WideBand)technologyisbecomingmoreandmorepopularinrecentyearsbecauseofitshi曲data-rateandlOWpowerdissipationforshortdistancewirelesscommunications．ItiSakeysolutionofWPAN(WirelessPersonal

5、AreaNetwork)withdata-rateofmax．480Mb／sandmin．110Mb／s．AlongwiththeprogressofCMOStechnology,thecostoftheKFfront．endiSdecreasingwhiletheperformanceiSimproving．whichmakesitatrendtoimplementUWBfront-endwithCMOStechnology．ThisthesisanalyzedanddesignedtheRFfront．endf

6、or3．14．8GHzMB．OFDMUWBReceiver,includinglownoiseamplifier(LNA)，down-conversionmixerandothersupportingcircuits．Besides．thereceivechainiSalsodesigned．TheRFfront．endiStaped．outasapartofthereceivechain，botharemearsured．Basedonthedesignandmearsurementresults，poweran

7、dperformanceoptimizaitonsaleadoptedandverifiedbypostlayoutsimulaitons．ThechipisimplementedinJazzO．18pmRFCMOSprocess．testandsimulationresultsconfirmedthefeasibilityofthecircuitsforM【B．OFDMUWBRecevier．ThetheisstartswithdetailedanalysisoftheUWBreceiver’Ssystemati

8、cparameters．Aftersomecomparisons，thezeor-IFarchitectureiSadopted，thendetailmoduleperformanceassignmentincludingtheRFfonrt-endiSintroduced．Thefollowingchaptersemphasizeonthecircuits