寬帶通信系統(tǒng)接收機(jī)前端電路的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、通信已經(jīng)步入寬帶時(shí)代——不論是有線還是無(wú)線。無(wú)線信道中擁擠和不合理的頻譜分配亟需一種能夠解決信號(hào)共存從而提高頻譜利用效率的方案，這一需求促使以實(shí)現(xiàn)超寬帶(ulta-wideband，UWB)和認(rèn)知無(wú)線電(cognitive radio，CR)為代表的寬帶技術(shù)被提上議程并受到廣泛關(guān)注。而軟件無(wú)線電(software-definedradio，SDR)在處理多模信號(hào)方面具有靈活和適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)CR提供了有力的技術(shù)保障。此外，需要高速

2、高密度數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用如以太網(wǎng)、背板通信以及片間互聯(lián)等，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提出更高的要求，與之相應(yīng)的有線或者無(wú)線解決方案都需要足夠高的系統(tǒng)帶寬作為支持。
　　寬帶通信系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣，電路差異性大。本論文將注意力主要集中于其中接收機(jī)前端電路的研究與設(shè)計(jì)上。不同于窄帶系統(tǒng)，寬帶通信的前端電路中需要處理諸如寬帶阻抗匹配、增益帶寬擴(kuò)展和頻率響應(yīng)紋波等特有的問(wèn)題。本文中對(duì)這些問(wèn)題做出了具體分析。在設(shè)計(jì)中采用了具有寬帶阻抗匹配特性的輸入級(jí)，并且

3、針對(duì)不同應(yīng)用，分別提出了電流反饋、多路反饋以及三級(jí)參差峰化的帶寬擴(kuò)展方法。除此之外，文中也對(duì)接接收機(jī)前端電路中各元件的噪聲和線性度貢獻(xiàn)做出了詳細(xì)的分析，并給出了優(yōu)化方案。
　　本論文針對(duì)三種應(yīng)用設(shè)計(jì)了三個(gè)寬帶接收機(jī)前端模塊，分別包括:(1)應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)通信的雙通路寬帶可變?cè)鲆娣糯笃鳌Ｔ摲糯笃鞑捎没?.18μm SiGeBiCMOS工藝的閉環(huán)電流反饋結(jié)構(gòu)，達(dá)到了2GHz的-3dB帶寬、40dB增益調(diào)節(jié)范圍和2.2nV的輸入等效噪

4、聲電壓，并且在1GHz頻率處增益紋波小于0.5dB.
　　(2)應(yīng)用于欠采樣SDR/CR接收機(jī)中的寬帶前端模塊。采用0.13μm CMOS工藝，設(shè)計(jì)了具有3GHz帶寬的LNA、有源balun和RF-VGA.其中，RF-VGA采用了所提出的具有雙反饋環(huán)路的改進(jìn)型Cherry-Hooper結(jié)構(gòu)進(jìn)行帶寬擴(kuò)展。整體前端電路達(dá)到了40dB增益和9dB噪聲系數(shù)。(3)針對(duì)所提出的應(yīng)用于IR-UWB系統(tǒng)中的欠采樣接收機(jī)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了其中的射頻前端