【摘 要】
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压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator,VCO）是无线通讯系统中产生本振信号的核心模块。它与高速二分频器配合,可以产生正交差分信号。在无线局域网（Wireless Local Area Network,WLAN）应用中,802.11b具有避免网络冲突发生和大幅度提高网络效率等优点。因此,本文设计的应用于WLAN802.11b的压控振荡器及高速二分频器具有良好的工程背
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压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator,VCO）是无线通讯系统中产生本振信号的核心模块。它与高速二分频器配合,可以产生正交差分信号。在无线局域网（Wireless Local Area Network,WLAN）应用中,802.11b具有避免网络冲突发生和大幅度提高网络效率等优点。因此,本文设计的应用于WLAN802.11b的压控振荡器及高速二分频器具有良好的工程背景和应用价值。本文基于40nm RF CMOS工艺设计的正交VCO工作频段覆盖2.4～2.5GHz。该正交VCO由VCO及高速二分频器构成,其中VCO工作频段覆盖4.8～5.0GHz,经过高速二分频器分频后,工作频段覆盖2.4～2.5GHz,并产生正交差分信号。为满足可穿戴设备的低功耗要求,压控振荡器采用了互补交叉耦合LC-VCO结构。在高速二分频电路的设计中,为降低功耗并减小正交误差,设计采用尾电流注入型注入锁定分频器（Injection Locked Frequency Divider,ILFD）结构对振荡器的输出信号进行二分频并产生正交信号。为满足低调谐增益和宽调谐范围的要求,VCO与ILFD设计均采用了四位二进制开关电容阵列结构。该结构利用分段调谐的方法实现低调谐增益,同时达到宽调谐范围以克服不同工艺角所产生频率偏差。在Cadence Spectre环境下的后仿真结果表明:在1.1V电源电压下,VCO的功耗小于2.98m A,工作频率范围为4.72～5.24 GHz,调谐增益小于249.88MHz/V,相位噪声低于-115.31d Bc/Hz@1MHz。ILFD的功耗小于2.57m A,分频范围为4.72～5.24GHz。VCO与ILFD构成的级联电路版图面积约为1.31mm2。本课题设计的基于40nm RF CMOS工艺的电路各项性能均满足设计指标要求,流片验证后可以应用于无线通信系统的锁相环中。
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