基于CMOS工艺的802.11b射频发送器的研究与设计
随着低成本的标准CMOS工艺尺寸的不断缩小,最高工作频率已经可以满足射频集成电路的需求,国内外很多机构已经研究CMOS工艺实现射频电路。但是802.11b的CMOS射频发送器很少见,主要因为协议要求的高线性度CMOS功率放大器效率难以提高,发送器模块相互影响。 本论文的主要工作是设计了一款基于CMOS工艺802.11b发送器集成电路芯片,主要包括系统参数的确定,系统架构的选取,具体电路的设计,版图的设计等几个部分。电路模块包括Butterworth低通滤波器,2.45GHz正交上混频器,两级AB类线性功率放大器,基带放大器,正交分频器,带隙基准,偏置电路等模块。 论文重点和创新点在于两级 AB类功率放大器的设计部分。论文首次提出了两级AB类功率放大器输出级电路设计方法学,给出了可行的设计流程;AB类功放的两级均采取了线性化方法,其中驱动级为A类线性放大器,利用A类放大器与C类放大器的线性度补偿特性,对驱动级进行了线性度提高;在输出级采用AB类放大器,提出了基于晶体管强弱非线性模型的AB类功率放大器工作点优化设计方法,实现了功放输出级的最大线性化。上混频器采用了双平衡吉尔伯特结构来消除载波泄露,低频输入管采用源级负反馈来增加线性度。芯片采用Butterworth三阶低通滤波器,给出了利用反相积分器实现LC原型滤波器信号流图的方法,完成了有源RC低通滤波器的设计,带通截止频率为11MHz,通带内群延时小,这一设计方法对其他有源滤波器的设计有指导意义。 芯片采用SMIC的0.18umCMOS工艺来实现,完成了电路设计和版图设计,测试正进行中。仿真结果显示,仿真结果显示射频发送器输出三阶交调点为32.8dBm,最大发送功率16dBm,功率放大器效率达19％,整个芯片消耗112mA电流;在输入QPSK调制信号的情况下,发送器输出可以满足802.11b的频谱罩要求,星相图没有畸变。
射频发送器;电路设计;系统架构;模拟仿真
华中科技大学
硕士
微电子学与固体电子学
陈晓飞
2012
中文
TP212;TP202
65
2012-12-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）