UWB频率综合器关键模块的研究与设计

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1、万方数据DesignofKeyBlocksinUltra—·WideBandFrequencySynthesizerAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByChenKuidongSupervisedby；SupervisedDyProf．WangZhigongSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch2015万方数据东南大学学位论文独创性声明本

2、人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：期：望!竺!墨鱼东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内

3、的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：班虹导师签名：日期：刈『．．今．台万方数据摘要近年来，在高速无线通信领域，UWB(Ultra-wideBand)即超宽带技术以其超高的传输速率吸引了学术界及工业界越来越广泛的关注。目前超宽带技术的标准有多种，基于MB．OFDM(Multi．bandOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)即多频带频分复用的标准在国际上获得了更为广泛的认可。在UWB通信系统中，用于产生各频带

4、载波频率的频率综合器仍然是整个射频收发器系统中设计难度最大的模块之一。本文首先介绍频率综合器的定义和几种常见的频率综合器类型，分析各类频率综合器的特点，并在此基础上给出频率综合器的一些应用。然后深入介绍电荷泵锁相环频率综合器的构成及特点，研究并分析其每个子模块电路。此外，还着重分析可编程整数分频器和压控振荡器这两个关键模块，介绍这两个模块的电路原理、基本结构以及在实际应用中的一些优化改进结构。在全面总结和比较各类模块电路的特点后，本文采用TSMC90nmCMOS工艺设计UWB频率综合器中的两个关键模块：可编程整数分频器和压控振荡器。针对可编程整数

5、分频器，本文根据其设计指标给出了具体的电路结构、版图设计和后仿真结果。测试结果表明所设计的可编程整数分频器在1．2V电源电压下可以正常工作。其正常工作电流约为4．2mA，在3．1～10．6GHz频率范围内分频功能正确，分频后的输出信号在10kHz频偏处的相位噪声约为．118dBc／Hz，符合设计要求。对于压控振荡器，在分析其指标要求后，本文采用环形压控振荡器结构设计UWB振荡器，并给出电路拓扑结构、延迟单元电路、版图设计和后仿真结果。测试结果表明所设计的环形压控振荡器在1．2V电源电压下可以正常工作，控制电压在0．1～0．8V范围内的线性度较好，

6、在3．1～10．6GHz的振荡频率范围内相位噪声(1MHz频偏处)低于．85dBc／Hz。此外，本文对可编程整数分频器和压控振荡器的设计和测试工作进行系统的总结，通过设计指标和测试结果的对比，分析可能存在的问题，并给出相应的改进措施和后续研究方向。关键词：超宽带(UWB)、频率综合器、可编程整数分频器、压控振荡器(VCO)万方数据AbstractInthehigh-speedwirelesscommunicationsfield，ultra-wideband(UWB)technologywithitsultra-hightransmissionr

7、atehasattracttedmoreandmoreattentionoftheacademiaandindustryinrecentyears．InmanystandardofUWBtechnology,multi-bandorthogonalfrequency—divisionmultiplexingstandard(MB-OFDM)obtainsmorewidelyrecognizedintheworld．InaUWBcommunicationsystem，thefrequencysynthesizerwhichgeneratesacar

8、rierfrequencyisstilloneofthemostdifficultmodulestodesignintheentireR