超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)中低位寬超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì).pdf

1、現(xiàn)階段短距無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一般都是孤立的工作在室內(nèi)家庭和辦公環(huán)境中，或相對(duì)比較封閉的環(huán)境，尚未有大型的無(wú)線廣域基礎(chǔ)設(shè)施集成，但這種現(xiàn)狀有望隨著超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)技術(shù)的發(fā)展而被突破。超寬帶通信技術(shù)作為一種主要的高速短距無(wú)線傳輸手段，是未來(lái)短距無(wú)線通信環(huán)境的重要組成部分，在通信、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。超寬帶通信技術(shù)強(qiáng)調(diào)“三低一高”的特點(diǎn)：低頻譜密度、低功耗、低成本和高速率，本系統(tǒng)針對(duì)脈沖信號(hào)在時(shí)域上被高

2、度壓縮、信號(hào)具有極高瞬時(shí)信噪比的特點(diǎn)，提出一種低位寬取樣的脈沖超寬帶接收方法。低位寬取樣接收是指對(duì)接收的脈沖信號(hào)進(jìn)行1～2比特的乃奎斯特取樣量化，然后在數(shù)字域完成信號(hào)接收解調(diào)。 本設(shè)計(jì)的主要目的是研制出適用于集成超寬帶系統(tǒng)芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在對(duì)幾種典型結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能進(jìn)行了分析比較后得出結(jié)論：全并行式結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器適用于中低分辨率、超高采樣速率的應(yīng)用領(lǐng)域，具有結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換速率快等特點(diǎn)，而且由于系統(tǒng)的低位寬取樣特點(diǎn)，為超寬

3、帶無(wú)線通信系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用并行式結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)解決低功耗問(wèn)題的最佳選擇。前期研究結(jié)果表明，在一定條件下，2比特位寬取樣接收信號(hào)的信噪比損失只有0.5dB。為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)2比特分辨率、4GS/s采樣率低功耗的高速全并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它是系統(tǒng)集成的主要功耗來(lái)源，因此設(shè)計(jì)低功耗高速率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器成為系統(tǒng)集成的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 本文設(shè)計(jì)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路采用非時(shí)間交替(non-time-interleaved)的全并行結(jié)構(gòu)，無(wú)需通

4、道失配校準(zhǔn)，在模擬電路部分采用差分低擺幅電平，在數(shù)字電路部分采用電流模式邏輯(CML)電平，從而保證了高速率并有效限制了低功耗，減小了噪聲干擾。此外，電路中設(shè)計(jì)了差分電阻參考網(wǎng)絡(luò)來(lái)減小由于輸入信號(hào)串?dāng)_造成的參考電平誤差。本設(shè)計(jì)采用0.18μm1P6MCMOS工藝流程制造，在1.8V電源供電下消耗功率56mW。在輸入信號(hào)為1GHz的模擬信號(hào)采樣率為4GS/s時(shí)，經(jīng)FFT頻譜分析，有效位數(shù)(effective number of bits，