超宽带(UNB)技术研究始于20世纪60年代，是一种发射和接收含信息编码的极窄电磁脉冲的技术，其大的带宽使相应的通信网络具有很大的容量，同时具有低截获/检测概率和保密性强的特点。UWB占据的频带极宽，有很强的抗多径衰落能力，还具有很强的穿透障碍物的能力以及易于基带信号的数字化处理和设备成本较低等优点，因此，特别适用于短距离无线通信。这些优势使超宽带通信在军用和商用通信应用领域具有特殊的应用前景。2002年2月，美国FCC(Federal CommunicationsCommission)发布了对UWB技术的第一个报告和规定(First Report and Order)，正式允许UWB设备的商用化，为超宽带技术的应用铺平了道路。目前UWB技术已成为学术界和工业界关注的热点。在国内，UWB通信研究也得到了充分重视，与UWB技术相关的国家863项目、国家自然科学基金重点项目已取得重要进展。但总体上来说，在UWB通信研究方面，国内与国际先进水平还有相当大的差距，特别是在UWB集成电路设计方面，现在基本上还是空白。本课题针对UWB通信技术中的跳时超宽带(TH-UWB，Time-Hopping)通信系统，重点研究符合FCC带宽和功率要求的TH-UWB射频信号产生理论、模型和方法，以及UWB射频接收机的理论、模型，构建可以集成化的射频收发系统和电路模型，通过无生产线集成电路设计方法研制出具有自主知识产权的全集成的TH-UWB射频发信机芯片和TH-UWB射频接收机芯片。总结并积累射频集成电路设计的方法和经验，为UWB通信系统实现芯片化及市场化提供理论与实际意义上的借鉴与参考。　　 本文所做的工作如下：　　 1．研究UWB无线通信系统和了解RF-CMOS工艺的IC设计流程。　　 2．研究TH-UWB通信射频信号产生的理论和方法，提出一种将数字基带TH-PPM信号频谱搬移到满足FCC规定的3．1～5．1GHz或5．83～10．6GHz频段的实现方案，构建一个低功耗TH-UWB信号产生器电路模型，输出功率满足不大于-41．3dBm/MHz的要求，且具有良好的阻抗匹配特性以利于连接UWB天线。　　 3．根据TH-UWB信号产生器模型设计、仿真和优化电路，完成版图设计、流片并进行测试分析。　　 4．针对TH-UWB信号产生器输出的信号形式，研究超宽带射频接收机的理论和方法，提出一种具有高灵敏度的UWB射频接收机电路模型，采用能量检测技术来处理接收的TH-UWB信号，并实现放大、解调和脉冲整形等功能。　　 5．研究低噪声放大器的设计理论和方法，提出一种适用于3～5GHz带宽的低噪声放大器电路结构，设计匹配电路，进行仿真和优化，完成版图设计、流片并进行测试验证与分析。　　 6．研究超宽带、高增益且可自动增益(AGC)控制的主放大器的设计理论和技术方法，提出一种适用于3～5GHz带宽的超宽带高增益AGC放大器的电路结构，对电路进行设计、仿真和优化，完成版图设计、流片并进行测试验证与分析。　　 7．研究TH-UWB多载波射频信号的能量检测理论和技术方法，提出一种高灵敏度的包络检波器电路结构，结合UWB低噪声放大器、AGC高增益超宽带主放大器，对解调电路和基带信号放大、比较和整形等功能电路进行参数设计、仿真和优化，完成版图设计、流片并进行测试验证与分析。　　 8．构建TH-UWB通信射频收发信机的仿真实验系统，通过Cadence EDA平台，在0．18μm RF-CMOS工艺下设计的版图模块连成一个超宽带射频通信系统，观察和分析其系统工作效果。　　 9．构建TH-UWB通信射频收发信机的测试实验系统，采用UWB天线或射频衰减器方式，检测整个收发信机的通信效果，并进行分析。　　 本论文的创新点和主要贡献：　　 1．提出了一种新型的TH-UWB多载波信号产生器电路结构，成功设计出了TH-UWB射频发信机芯片。　　 2．提出了一种TH-UWB射频接收机系统和电路模型。　　 3．成功设计了一个3～5GHz超宽带低噪声放大器芯片。　　 4．提出一种实现AGC控制的UWB主放大器电路结构，并成功设计出了芯片。　　 5．提出一种采用CMOS电路设计的高灵敏度包络检波器电路，与高灵敏度包络检波器和比较器以及脉冲整形电路相结合，实现了TH-UWB信号的可靠解调，成功设计出了射频解调器芯片。由低噪声放大器、主放大器和射频解调器构成全集成的TH-UWB射频接收机芯片。　　 6．由TH-UWB射频发信机芯片和TH-UWB射频接收机芯片可构成一个完整的TH-UWB射频通信系统。