论文部分内容阅读
随着无线通信技术的迅猛发展,各种无线通信终端和射频接收机出现爆炸式增长。AIS个人海上搜救终端(AIS Man Overboard,AIS MOB)是一种新型的基于船舶自动识别技术(AIS)的应用于个人海上应急搜救的定位设备。压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)作为AIS MOB和AIS中继浮标中信号发送单元的载波频率产生电路,对于频率偏差、稳定度及相位噪声等性能指标具有较高的要求,其性能越来越引起人们的关注。CMOS工艺芯片技术的发展,为集成压控振荡器的制造提供了可靠保障。研发应用于AIS终端的专用压控振荡器芯片可以使AIS设备中的压控振荡器电路由分立器件变革为集成电路,使AIS设备的稳定性、可靠性大大提高,生产工艺得以简化,有着广泛的市场前景。本论文在详细分析CMOS VCO电路结构的基础上,采用电感电容压控振荡器电路结构,选择反型PMOS和反型NMOS两种可变电容器结构实现对电路的电压控制电容可调,且具有较好的频率调节效果。本文详细分析LC VCO电路的交叉耦合晶体管对结构,及电路设计中的镜像电流源电路、带隙基准电路等。本文在AIS终端中设计调制载波电路时,采用锁相环路(Phase Locked Loop,PLL)两点调制的方式,即在本振端和VCO端分别输入调制信号,保证系统具有良好的高频响应和低频响应,这就需要在VCO端输入两个控制电压,控制其输出频率。本文利用Empyrean EDA工具,基于CSMC 0.35μm标准CMOS工艺设计了一款AIS两点调制式专用集成压控振荡器芯片。通过电路仿真测试其振荡范围为306 MHz-342 MHz,中心频率324 MHz,控制电压0-3.3V。通过“眼图”判断相位噪声对VCO输出信号的影响,仿真结果显示眼图线迹清晰明了,线条细长,“眼睛”上下跨度跨越间距大,VCO输出振荡波形具有良好的噪声性能。最后,通过版图设计及后仿真测试,显示本文设计的芯片结构正确,版图布局布线合理,能够实现电路设计要求。