论文部分内容阅读
近年来，无线通讯系统的广泛使用以及半导体产业的快速发展使得射频电路的研发得到了广泛重视。低成本、低功耗及高性能的无线RF收发器的设计已成为一个重要的研究热点，而CMOS技术的不断进步让集成RF收发装置的各方面性能都有了全面的提高。压控振荡器（VCO）是RF接收器的一个重要的核心组成部分。实现高性能射频通信系统，拥有高性能的压控振荡器是其先决条件。本课题的主要目标是设计一个应用于IEEE802.11n无线收发前端的宽带压控振荡器。该振荡器采用SMIC0.13μm CMOS RF工艺实现，输出频率范围为1.7GHz~2.5GHz，同时具有较低相位噪声的特点。论文首先介绍压控振荡器的研究现状，分析压控振荡器的原理和分类，提出本课题的设计指标。之后，讨论各种相位噪声模型，并进一步分析了噪声优化的技术。接着介绍了片上电容以及平面螺旋电感的分类，探讨了相位噪声与器件参数的关系。最后基于SMIC0.13μmCMOS RF工艺实现宽带电容电感压控振荡器。本论文所设计宽带压控振荡器采用通用的互补交叉耦合结构，三位二进制电容阵列来实现8个频段的选择，MOS可变电容实现每个频段上频率的细调。电路各部分都经过精心构架，如管子的尺寸、元件的布局、电流源的大小等，以获得最佳的相位噪声性能。电路设计完成后，在Cadence软件中的SpectreRF环境下进行了仿真和验证。仿真结果表明，在电源电压1.8V的情况下，VCO的中心频率为2.1GHz，频率的变化范围为1.69GHz~2.56GHz。在低频段，相位噪声低于-94dBc/Hz@100kHz，静态功耗为9mW，满足设计要求。