【摘 要】
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压控振荡器(Vo1tage contro11ed osci11ator,VCO)作为无线通信系统中的关键部件应用十分广泛,其在射频通信电路如锁相环系统中主要充当本振信号发生器的作用,为收发机提供稳
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压控振荡器(Vo1tage contro11ed osci11ator,VCO)作为无线通信系统中的关键部件应用十分广泛,其在射频通信电路如锁相环系统中主要充当本振信号发生器的作用,为收发机提供稳定的载波信号。本文设计的VCO工作频段为2.4GHz,这一频段在无线通信领域应用十分广泛,而低功耗设计也是当今无线通信系统的研究目标。因此本文基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺设计的2.4GHz CMOS低功耗压控振荡器具有巨大的实用价值。在设计过程中为达到同时满足低调谐增益和宽调谐范围的要求,文中采用了四位二进制开关电容阵列,在拓宽工作频率范围的同时达到了减小调谐增益的设计目标。为降低电路功耗,核心电路采用了互补型交叉耦合结构。为降低相位噪声,在尾电流源处运用了二次谐波滤波技术。基于降低芯片面积的目的,文中只在尾电流源处采用了滤波电容,并未采用滤波电感。通过对可变电容接入电路的方式进行优化,使得可变电容两端电压可调控,从而提高了调谐电压利用率。后仿真结果表明压控振荡器的工作频率为2.3-2.8GHz,最大调谐增益在110MHz/V以下,相位噪声低于-100dBc/Hz@1MHz,功耗小于1.8mW,各项性能均满足设计指标要求。本文设计的压控振荡器可以应用于2.4GHz无线传感网锁相环电路中。
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