基于0.18μm cmos工艺的正交压控振荡器研究

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1、Nfv硕士学位论文基于0.18μmCMOS工艺的正交压控振荡器研究学科专业电子与通信工程学位类型□科学学位√□专业学位研究生姓名刘亚能导师姓名、职称万求真讲师论文编号S1601821湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一六年五月分类号密级公开学校代码10542学号201470110667基于0.18μmCMOS工艺的正交压控振荡器研究Researchofquadraturevoltagecontrolledoscillatorbasedon0.18μmCMOStechnology研究生姓名刘亚能指导教师姓名、职称万求真讲师学科专业电子与通信工程研究方向CMOS射频集成电路设计湖

2、南师范大学学位评定委员会办公室二零一六年五月摘要近年来，随着无线通信技术的飞速发展，无线收发机射频前端电路的设计也遭遇了新的挑战。无线收发机射频前端电路需要实现的功能包括：接收来自天线的微弱有用信号和发射可以顺利传播的射频信号，此过程需要本地振荡器提供精准的正交输出信号，在混频器中混频后可实现接收信号的下变频和发射信号的上变频。目前，对无线收发机射频前端电路的设计主要是采用CMOS工艺技术，本文对基于TSMC0.18μmCMOS工艺的正交压控振荡器的研究具有一定意义。本文在研究了振荡器的低压低功耗和低相位噪声等设计理论后，提出了两种基于TSMC0.18μmCMOS工艺的正交压控

3、振荡器。本文主要工作可概括如下：(1)提出了一种基于TSMC0.18μmCMOS工艺的2.4GHz衬底耦合技术正交压控振荡器。该电路采用衬底耦合技术实现正交输出，在耦合过程中没有附加的噪声源和功耗；采用互补连接的尾晶体管开关自偏置技术，振荡器自身的输出信号可以作为偏置电压注入尾晶体管的栅极，有效改善了电路相位噪声；采用正向衬底偏置技术可降低NMOS管的阈值电压，进而降低了电源供电电压及功耗。仿真结果表明：在1.2V供电电压下，总功耗为3.3mW；调谐电压在0~1.2V之间变化时，频率调谐范围为2.13~2.87GHz；在中心频率2.35GHz处，偏移中心频率1MHz处的相位噪声

4、为-123.2dBc/Hz。(2)提出了一种基于TSMC0.18μmCMOS工艺的3.4GHz电流I复用技术正交压控振荡器。通过将NMOS交叉互耦对构成的两个压控振荡器上下堆叠，那么电流将依次流过上下两个压控振荡器，以电流复用的形式降低了电路功耗；电路采用衬底耦合的方式，输出端的电容可实现交流耦合，有效改善了电路相位噪声。仿真结果表明：在1.2V供电电压下，总功耗为3.6mW；调谐电压在0~0.5V之间变化时，频率调谐范围为3.41~3.50GHz；在中心频率3.44GHz处，偏移中心频率1MHz处的相位噪声为-114.4dBc/Hz。关键词：CMOS工艺；低压低功耗；低相位噪

5、声；正交压控振荡器IIAbstractInrecentyears,withthedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,theRFfront-endcircuitdesignofwirelesstransceiveralsosufferedanewchallenge.TheRFfront-endcircuitofwirelesstransceiverneedsreceivingweakusefulsignalsfromtheantennaandemittingRFsignalssuccessfully.Theprocessreq

6、uiresthelocaloscillatorsprovidingaccuratequadratureoutputsignalstorealizethedown-conversionofreceivedsignalsorup-conversionofradiofrequencyaftermixinginthemixer.Atpresent,theRFfront-endcircuitdesignofwirelesstransceiverismainlyusingCMOStechnology.Inthispaper,designofquadraturevoltagecontroll

7、edoscillatorsbasedonTSMC0.18μmCMOStechnologyhaveacertainsignificance.Afterstudyingthedesigntheoryoflowvoltage,lowpowerandlowphasenoise,twoquadraturevoltagecontrolledoscillatorsbasedonCMOStechnologyarepresented.Themainworkofthispapercanbesummarizeda