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CMOS卫星导航接收芯片关键技术研究

作　者: 王晓莉
导　师: 王家礼
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 卫星导航接收机 Active-RC滤波器 PLL VCO 相位噪声
分类号: TN967.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 53次
引　用: 1次
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内容摘要


本文着眼于卫星导航接收芯片的关键技术，主要阐述了卫星导航接收机射频前端系统结构以及接收机中的关键模块滤波器和锁相环的基本理论，并针对接收芯片对滤波器和压控振荡器的指标要求，提出了具体的解决方案。文中设计了一个应用于低中频结构接收机中的可变带宽有源带通滤波器，滤波器是四阶巴特沃斯型集成带通滤波器，采用Active-RC的系统结构，在Cadencespectre RF环境下实现并仿真，可以实现三种不同频率带宽的切换，满足低中频接收机的信道选择性，经仿真验证，滤波器主电路的电流仅1.2mA左右，完全符合卫星导航接收机对于低功耗的要求。所设计的压控振荡器采用互补型交叉耦合LC VCO作为核心电路，通过二进制MIM电容阵列和MOS可变电容分别对频率进行粗调和细调。该VCO采用0.18m CMOS工艺流片制造，经测试，可以实现2.69GHz~3.30GHz范围的频率覆盖，且具有良好的相位噪声性能，1MHz频偏处的带外相位噪声小于-121dBc/Hz，满足系统指标要求。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 课题背景  7-8
    1.1.1 卫星导航概述  7
    1.1.2 CMOS卫星导航射频接收芯片的发展趋势  7-8
  1.2 选题意义  8-9
  1.3 论文内容与结构  9-11
第二章 卫星导航接收机射频前端系统结构  11-15
  2.1 超外差接收机  11-12
  2.2 零中频接收机  12-13
  2.3 低中频接收机  13-14
  2.4 本章小结  14-15
第三章 滤波器理论简介  15-23
  3.1 集成有源滤波器的国内外发展现状  15-16
  3.2 滤波器概述  16-21
    3.2.1 滤波器的重要指标  16-17
    3.2.2 滤波器的分类  17-21
  3.3 本章小结  21-23
第四章 集成有源带通滤波器的设计与仿真  23-41
  4.1 集成滤波器的设计步骤  23-24
  4.2 滤波器的两种实现方式  24-29
    4.2.1 RLC梯形滤波器原型转化  24
    4.2.2 Biquad级联  24-29
  4.3 有源带通滤波器对运放的设计约束  29-30
  4.4 电路实现  30-33
  4.5 电路仿真与分析  33-37
  4.6 版图设计  37-39
    4.6.1 版图设计需要考虑的因素  37-38
    4.6.2 BPF版图的实现  38-39
  4.7 本章小结  39-41
第五章 锁相环的基本原理与性能分析  41-47
  5.1 锁相环的基本原理  41
  5.2 锁相环的主要性能分析  41-43
    5.2.1 锁相环的线性相位分析  41-42
    5.2.2 锁相环的捕获性能  42
    5.2.3 锁相环的跟踪性能  42-43
  5.3 锁相环的主要性能指标  43-46
    5.3.1 相位噪声  43-45
    5.3.2 杂散水平  45
    5.3.3 锁定时间  45-46
  5.4 本章小结  46-47
第六章 集成VCO的设计、仿真与验证  47-69
  6.1 振荡器的基本原理  47
  6.2 VCO的设计约束分析  47-53
    6.2.1 起振条件  47-48
    6.2.2 相位噪声  48-51
    6.2.3 最大功耗  51-52
    6.2.4 稳态振荡幅度  52
    6.2.5 频率调节范围  52-53
    6.2.6 芯片面积  53
  6.3 VCO设计及分析  53-58
    6.3.1 VCO结构选择  53-54
    6.3.2 电感和变容管的选取  54-57
    6.3.3 开关电容阵列  57-58
  6.4 电路的实现与仿真  58-61
    6.4.1 电路的实现  58-59
    6.4.2 核心电路参数设计  59-60
    6.4.3 仿真结果  60-61
  6.5 版图设计  61-62
  6.6 VCO芯片的流片验证  62-67
  6.7 本章小结  67-69
第七章 总结与展望  69-71
致谢  71-73
参考文献  73-77

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电导航 > 各种体制的导航系统 > 卫星导航系统
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