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近年以IEEE802.11b为代表的无线局域网技术得到了迅猛发展,其应用领域不断扩大,迫切要求低成本、低功耗和小尺寸的解决方案。而CMOS工艺特征尺寸等比例缩小使得实现低成本、单片集成的射频收发器成为了可能。
本论文给出了一个针对802.1lb标准的2.4GHz全集成发送器的设计。该发送器为直接转换结构,采用0.18μmCMOS工艺实现,包含I/Q重构滤波器、I/Q可编程增益放大器、正交调制器和功率预放大器。论文的主要工作包括了从系统设计、电路设计、版图设计到流片测试在内的四个环节的工作,重点研究了无线发送器的系统设计与构成模块的电路设计。
设计的全集成发送器最大输出功率为.2.7dBm,载波抑制为-30dBc,边带抑制为一40dBc,输出最大功率时的发送峰值误差矢量幅度为13%,并提供4档输出功率,主要指标完全达到了802.11b的要求,国内尚未有类似的结果发表。包含焊盘整个发送器芯片面积为2.4mm×2mm,工作电压为1.8V,核心电路消耗电流为35mA。论文提出了一种高线性度、增益可调的正交调制器结构,该调制器采用一个高线性度、适合低电源电压工作的跨导作为其基带输入级,并采用双平衡结构以消除载波泄漏,测试显示该调制器的输入三阶交调点为25dBm。论文设计了一个高线性度、低功耗的功率预放大器,提出了利用A类放大器与C类放大器的补偿特性来提高线性度,并采用了全差分和共源共栅结构,以消除CMOS工艺在实现功率放大器方面的限制,该放大器输出三阶交调点为25dBm,1.8V下消耗电流仅为10mA。论文采用了自上而下的设计方法,系统地完成从指标定义到电路设计的整个流程,发送器的测试结果与仿真结果取得比较好的一致性。