无线局域网射频前端中正交调制器和上变频器的设计

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1、摘要摘要无线局域网(WLAN)技术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大多数现代无线通信的应用需求，于是射频集成电路正广泛应用于工业控制、军事技术、消费电子和汽车电子等各个领域当中，而WLAN的硬件技术主要体现在射频收发机上，其中所用的正交调制和上变频技术是极具挑战性的关键技术。本课题研究完成了应用于mEE802．1laWLAN的正交调制器和上变频器的设计，给出了相应的指标分析和优化方法。本文首先介绍射频收发机的结构和原理，接着对混频器的不同结构进行比较，同时对系统

2、中要求比较高的线性度指标进行细致分析，比较各种不同的线性化技术的优缺点。然后详细地对正交调制器和上变频器的工作原理进行分析，在级联系统的理论指导下给出各个模块详尽的设计过程和优化方法，并且给出各个单元电路的仿真结果，特别是对诸如源简并线性化技术、共模反馈电路以及基于Gilbert单元的混频器设计流程进行深入详细的讨论和分析，给出必要的理论验证和推导。接着介绍版图设计和芯片测试，对其中出现的问题进行详尽的分析。最后文章对整个电路的实现进行总结。本次设计，采用SMIC0．18pro6层金属混合信号／射频C'MOS工艺实现。正交调制器采用了类似电位混频的新型

3、结构来提升线性度，利用共模反馈电路来稳定中频输出的中心电平，保证输出摆幅的同时简化与上交频电路的电平接口；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，同时采用源简并的传统方式进行增益和线性度的折中。对芯片的测试结果表明：芯片完成了调制功能，功耗和电路复杂度都大大降低。最后对测试结果与仿真结果有出入的部分给出了详细的分析，提出了改进措施并重新流片，最终得到了较好的测试结果，对研究开发有较大的借鉴意义。【关键词】射频集成电路无线局域网CMOS工艺正交调制器上变频器Gilbert单元AbstmotAbstractInaoco

4、rdanoe、)l，itlItheworld-wideneedaswellaStherapiddevelopmentofwirelesslocalareanctlⅣ0fb(WirelessLAN,WL枷，itc锄notonlymeettherequirementsofmobileandspecialapplications，butalsooovorthefieldinwhiohthewiredlinecounterpartOanneveroovor．ThankstotheOolltilluumprogressofCMOSprocess，theCMOS-

5、baseddevices羽屯abletosatisfymostofthedemandsinmodorllwirelessapplication．Atthesametime，radiofrequencyintegratedcircuits(RFICs)a托widelyusedinindustrialcontrolling,militarytechniques，consumingeleotronics，andautomobileeleotronios．RFtransceivers，whiohcomprisethemainhardwaretechnologi

6、esofWLAN,have0110ofthemostohallengingmodulesoaredQu剐trature-modulatorandUp-converter．Inthisthesis，aQuadraturemodulatorandUp-converterappliedinIEEE802．1laWirelessLANisdesignedandrealized,andthemethodstooptimisethedesignV，od渴aooordingtotherelevantspocifioatious锄弓givenindetail．Firs

7、tly,thcprincipleandsh'uotureofRFtl-amceivellisintroduced,andthenacomparisonbetweendi伍erenttopologiesofmixerswillbemade．Secondly,theadvantagesanddisadvantagesofvariouslinearizPtiontechniquesa心comparedandanalyzed．Undertheguidanceofoasoadesystemtheory,thedesignandoptimizationmethod

8、sofeaohmoduleagogiven,includingtherelatedsimula