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通信已经步入宽带时代——不论是有线还是无线。无线信道中拥挤和不合理的频谱分配亟需一种能够解决信号共存从而提高频谱利用效率的方案,这一需求促使以实现超宽带(ulta-wideband,UWB)和认知无线电(cognitive radio,CR)为代表的宽带技术被提上议程并受到广泛关注。而软件无线电(software-definedradio,SDR)在处理多模信号方面具有灵活和适应性强的特点,为实现CR提供了有力的技术保障。此外,需要高速高密度数据传输的应用如以太网、背板通信以及片间互联等,对数据传输速率不断提出更高的要求,与之相应的有线或者无线解决方案都需要足够高的系统带宽作为支持。 宽带通信系统应用范围广,电路差异性大。本论文将注意力主要集中于其中接收机前端电路的研究与设计上。不同于窄带系统,宽带通信的前端电路中需要处理诸如宽带阻抗匹配、增益带宽扩展和频率响应纹波等特有的问题。本文中对这些问题做出了具体分析。在设计中采用了具有宽带阻抗匹配特性的输入级,并且针对不同应用,分别提出了电流反馈、多路反馈以及三级参差峰化的带宽扩展方法。除此之外,文中也对接接收机前端电路中各元件的噪声和线性度贡献做出了详细的分析,并给出了优化方案。 本论文针对三种应用设计了三个宽带接收机前端模块,分别包括:(1)应用于高速数据通信的双通路宽带可变增益放大器。该放大器采用基于0.18μm SiGeBiCMOS工艺的闭环电流反馈结构,达到了2GHz的-3dB带宽、40dB增益调节范围和2.2nV的输入等效噪声电压,并且在1GHz频率处增益纹波小于0.5dB. (2)应用于欠采样SDR/CR接收机中的宽带前端模块。采用0.13μm CMOS工艺,设计了具有3GHz带宽的LNA、有源balun和RF-VGA.其中,RF-VGA采用了所提出的具有双反馈环路的改进型Cherry-Hooper结构进行带宽扩展。整体前端电路达到了40dB增益和9dB噪声系数。(3)针对所提出的应用于IR-UWB系统中的欠采样接收机架构,实现了其中的射频前端电路。该前端电路采用0.13μm CMOS工艺,通过LNA与两级VGA构成的三级参差峰化网络在6-7GHz频段实现了40dB的最高增益,4.5dB的噪声系数和-11dBm的IIP3,仅消耗了12mA电流。