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多模发射机中的可变增益模拟低通滤波器设计

作　者: 余永长
导　师: 闵昊
学　校: 复旦大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 有源RC滤波器多模发射机模拟基带自动频率校准直流消除线性度
分类号: TN713.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 117次
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内容摘要

无线通信技术和CMOS工艺的迅速发展使得单片集成多模通信系统成为可能。在多标准无线收发系统设计中最大化硬件重用率可以降低芯片制造成本,这成为当今重要的研究课题之一,因此,可配置是无线通信系统中模拟基带电路设计的关键。另外,便携式通信终端还要求功耗低,片外元器件少。本文研究了多模发射机中模拟基带滤波器的电路理论和实现方法,针对关键性能指标提出优化方案。首先,本文从GSM, TD-SCDMA和WCDMA多模发射机系统架构的角度分析了系统的性能要求。接着,分析了模拟滤波器的基本类型和各自的优缺点,并阐述模拟滤波器的设计流程,并分析了Tow-Thomas两种双二阶单元(Biquad)在线性度方面的差异。随后,本文设计了一款应用于GSM, TD-SCDMA和WCDMA多模发射机中,具备增益及带宽可调和自动频率校准功能的四阶切比雪夫Active-RC型低通模拟滤波器。并就滤波器的噪声和线性度提出优化方法。最后,介绍了芯片版图设计考虑,通过一次流片测试验证了电路的基本理论和设计方法的正确性,并就关注的性能进一步提出优化思路。测试结果显示芯片各项指标基本满足多模发射机的系统要求。

全文目录

目录  3-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章概述  7-10
  1.1 研究动机  7-8
  1.2 论文研究内容及贡献  8
  1.3 论文组织结构  8-10
第二章多模发射机中滤波器的系统分析  10-18
  2.1 发射机的基本架构  10-12
    2.1.1 直接变频(Direct-Conversion)架构  10-11
    2.1.2 二次变频架构(Two-step)  11
    2.1.3 偏移式锁相回路架构(Offset-PLL)  11-12
  2.2 发射机系统指标  12-14
    2.2.1 发射功率  12
    2.2.2 调制精度  12-13
    2.2.3 邻道功率抑制比  13-14
  2.3 与发射机性能相关的基带滤波器性能分析  14-18
    2.3.1 影响发射机调制精度的滤波器指标  14-15
    2.3.2 与发射机载波泄露相关的滤波器直流失调  15-16
    2.3.3 滤波器线性度和发射机邻道抑制比  16-18
第三章模拟滤波器  18-27
  3.1 滤波器基本理论  18
  3.2 连续时间模拟滤波器  18-27
    3.2.1 Active-RC滤波器  19
    3.2.2 模拟滤波器的性能指标  19-20
    3.2.3 Active-RC滤波器设计流程  20-21
    3.2.4 滤波器数学近似函数  21-22
    3.2.5 Biquad单元设计  22-25
    3.2.6 自动频率校准  25-27
第四章电路设计  27-49
  4.1 发射机中基带滤波器的作用  27
  4.2 基带滤波器性能分析  27-33
    4.2.1 带外噪声  28-30
    4.2.2 线性度分析和设计  30-33
  4.3 电路原理分析和设计  33-49
    4.3.1 积分器和一阶低通滤波器分析  33-37
    4.3.2 运算放大器设计  37-42
    4.3.3 直流消除电路设计  42-44
    4.3.4 自动频率校准和带宽切换电路设计  44-49
第五章芯片实现及测试  49-65
  5.1 版图设计  49-50
  5.2 滤波器测试方法  50
  5.3 芯片测试结果  50-65
    5.3.1 滤波器频率响应测试  50-51
    5.3.2 滤波器增益控制测试  51-53
    5.3.3 滤波器群延时测试  53-55
    5.3.4 带外噪声测试  55-58
    5.3.5 线性度测试  58-61
    5.3.6 性能总结和对比  61
    5.3.7 测试总结和改进  61-65
第六章总结与展望  65-66
  6.1 成果总结  65
  6.2 未来展望  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71

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