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随着无线局域网技术的广泛需求和迅速发展, WLAN不仅能够满足移动和特殊应用领域网络的要求,还能覆盖有线网络难以涉及的范围。由于CMOS工艺的长足进步,器件的截止频率已能满足多数现代无线通信应用要求。在实现WLAN射频前端收发器的设计中,其噪声性能也能符合要求。
本论文完成了应用于WLAN IEEE 802.11a的正交调制器和上变频器的设计,给出了详尽的优化方法。首先介绍了射频收发机的结构和原理,接着对混频器的不同结构选择进行了比较,然后详细地对正交调制器和上变频器的工作原理进行了分析,同时对系统中要求比较高的线性度进行了细致分析,比较了各种不同的线性化技术的优缺点。由于正交调制器需要1GHz的正交差分四路本振信号,本次设计通过四分频器来实现;四分频器由两个二分频构成,二分频由两个锁存器(latch)构成的负反馈回路组成,而每个latch单元采用了源级耦合场效应管逻辑(SCFL)电路。接着介绍了版图设计和芯片测试,对其中出现的问题进了详尽地分析。由于采用键合测试,键合线的长短将会对电路性能产生很大影响,本文进行了详细分析。最后文章对整个电路的实现进行了总结。
本次设计,采用TSMC 0.18μm 6层金属混合信号/射频CMOS工艺实现。正交调制器在传统Gilbert单元的基础上,采用负反馈跨导放大器来提高线性度;上变频器采用LC谐振网络作Gilbert单元负载来提高增益,增加电压输出摆幅。对芯片的测试结果表明:芯片完成了调制功能,同时芯片的各项性能指标基本与模拟结果相仿,达到了设计要求。