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随着无线个域网的产生,将PC,拨号网络,笔记本电脑,打印机,传真机,数码相机,移动电话等以无线的方式将它们连成一个围绕个人的网络,使各种便携设备实现完美的资源共享。可以预见,在未来的几年中,低功耗、低成本、高数据传输率将会是无线通信发展的重点,而UwB技术则是其中最有前景的一个。
本文以基于MB-OFDM UWB射频收发机应用的频率综合器为出发点,研究了频率综合器的系统级设计理论。在UWB频率综合器的系统设计方面,从MB-OFDM UWB的系统指标出发,研究了UWB射频收发机中频率综合器的性能指标,包括频率综合器的点频相位噪声要求、Spur要求、积分相位噪声要求等,并且最终确定了UWB频率综合器所采用的结构。
在电路设计方面,详细论述了各个模块的实现方法。研究了QVCO的实现方法,并且通过仿真分析了该结构在性能上的优异性。对正交压控振荡器(QVCO)进行了功耗和相噪的优化设计,其中还详细分析了该QVCO采用的数字电容调谐阵列(DCCA)结构较之普通结构的优点以及它对VCO频率调谐范围的影响。比较了差分电荷泵和单端电荷泵的优缺点,研究了单端电荷泵三种结构各自存在的问题并提出了改进技术。设计了无尾计数器的除法器电路,研究了低噪声除法器的原理和电路结构。
最后,通过仿真和芯片测试,验证了各种电路结构如电荷泵,鉴频鉴相器以及正交压控振荡器的可行性。采用JAZZ 0.18urn RF CMOS工艺具体设计实现了频率综合器中间的关键模块正交压控振荡器。测试结果表明QVCO的相位噪声能够满足设计指标的要求,在100kHz处的频偏为-90dBcMz,1MHz频偏处的相位噪声可以达到-117dBc/Hz。