【摘 要】
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在RFIC(radio frequency integrated circuits)领域中,CMOS工艺因其高集成度、低成本的特点得到广泛应用,且CMOS VCO (voltage-controlled oscillator)成为当前射频研究的热
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在RFIC(radio frequency integrated circuits)领域中,CMOS工艺因其高集成度、低成本的特点得到广泛应用,且CMOS VCO (voltage-controlled oscillator)成为当前射频研究的热点。VCO是现代无线通信领域的重要组成部分,在很大程度上决定着整个系统的性能。基于SMIC 0.18-μm CMOS工艺,本文设计了一个全集成RF环形VCO。文中首先简要介绍了VCO的基本特点和发展现状,分析了VCO的振荡原理、典型结构与相噪模型,研究了环形VCO的设计重点;然后在经典的RF环形VCO模型的基础上,重点阐述了一个三级复环路的高速环形VCO,该VCO的延迟单元采用差分结构,通过粗/细调节方式调节电路的频率和功耗;最后,采用Cadence的Spectre-RF仿真工具对RF环形VCO的电路与版图进行了仿真,并对后仿真结果进行详细分析。本文的RF环形VCO芯片采用SMIC 0.18-μm 1P6M CMOS工艺设计,系统电源电压取1.8V,输出振荡频率的调谐范围为7.968~8.472GHz,直流功耗是48.5mW;当频率在8.083GHz时,在1MHz频偏处的相位噪声为-88.17dBc/Hz,在10MHz频偏处的相位噪声为-113.1dBc/Hz;芯片面积为132μm×120μm。可应用在雷达通信、无线传输机、频率合成器和时钟恢复电路等无线通信技术中。
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