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三 江 学 院 毕业设计（论文）外文翻译资料 翻译资料名称(外文) A Power-Efficient CMOS UWB Signal-Generation Module 翻译资料名称(中文) 一个高效率的CMOS超宽带信号产生模块 电子信息工程 院（系） 电子信息工程 专业 学 号 学生姓名 薛丽丽 指导教师 起讫日期 2009. 2. 23 ~ 2009. 6. 4 设计地点 三江学院 中文译文 一个高效率的CMOS超宽带信号产生模块 摘要 这篇论文提出了一个新的载波超宽带发射机结构，同时给出了它的CMOS实现结构。这新的发射机拓扑结构采用一个两级开关。它增强了射频功率效率，降低了直流功率的损耗和电路的复杂性。发射机使用0.18?m CMOS工艺实现，超宽带信号生成模块包括一个超宽带SPST开关和一个可调脉冲发生器。测量结果表明，产生10dB可变的超宽带信号，其信号带宽从0.5GHz变化到4GHz，并且调谐中心频率覆盖了整个超宽带频率，即从3.1GHz到10.6GHz。CMOS模块直流功耗小于2mW。本文中提出的载波超宽带发射机和论证的模块提供了一个对超宽带信号产生有吸引力的方法，同时他们可以应用于超宽带通信和雷达。 1、引言 超宽带技术获得重大的利益，尤其是在1998年的FCC的调查公告和在2002年在3.1-10.6GHz频段中无牌使用超宽带设备的调查与整治。超宽带技术是有前途的技术，它的能力包括准确的定位和高效短距离点对点网络以及高分辨率遥感。 载波超宽带信号已广泛应用于各种雷达和通信系统中。通过天线它们拥有更加方便的频谱管理和减少失真的优势。在典型的超宽带发射机中，生成载波的超宽带电压信号必须被发射到一个宽带功率放大器，从而获得达到所需的功率水平。这个方法有两个重要的缺点：第一，超宽带功率放大器的设计挑战；第二，在低脉冲重复频率中的低功率效率。 在本文中，提出了一种新的载波超宽带发射机结构。它不仅仅提高了功率效率，而且减少电路的复杂性。同时文章论证了新的CMOS发射机模块性能可操作性和性能，频率覆盖了整个3.1GHz到10.6GHz的超宽带频带和可变带宽500MHz到4GHz。该CMOS芯片采用标准的低沉本TSMC 0.18?m CMOS工艺设计和实现。它的直流电流小于1mA。 2、载波超宽带发射机结构 图1为必威体育精装版提出的载波超宽带发射机的框图，包含一个压控振荡器（VCO）、一个缓冲区、一个SPST开关和两个脉冲发生器。在这个方案种，电源开关是被用来实现信号的乘法，代替典型的超宽带发射机结构中的信号混和模块。在文中提出的发射机中，采用两个可以产生宽和窄脉冲的发生器和两个开关实现的双级开关方案来弥补缓冲中开关速度的限制。通过打开和关闭缓冲不仅仅可以节省功耗，而且可以减轻第二级开关的隔离要求。 图1 采用的载波超宽带发射机拓扑图 3、CMOS超宽带SPST开关 图2（a）给出了CMOS SPST开关的。一和二个MOSFETs的结构来平衡插入损耗和隔离。偏电阻代替RF。为了超的带宽，在的SPST开关，偏电阻快速纳秒开关，?m*700?m，其中包括输入-输出焊盘。在1.8V的电源电压下，整个芯片直流电流小于1mA。 图4 脉冲产生器和SPST开关的芯片照片图 图5（a）为超宽带信号的时域图，信号中心频率为5GHz，持续时间为2ns。信号幅度峰峰值为2V。增大脉冲发生器的外部偏置电压，可以减小超宽带信号的脉冲宽度。当脉冲宽度减小到某一定值时，超宽带信号的幅度会减小，这是因为此时SPST开关不能充分打开或关闭造成的。当脉冲持续时间减少到0.5ns时，信号幅度峰峰值下降到只有1V.图5（b）给出了不同超宽带信号的测试频谱，通过改变载波频率获得。这表明通过先进的CMOS芯片使用多波段信号源，可以获得覆盖整个频段3.1-10.6GHz的超宽带信号。为了测量脉冲信号和SPST的控制终端的耦合效应，不加入本征输入信号，并在输出端直接观察耦合信号。通过测量耦合信号频谱情况表明：耦合信号主要分布在1GHz以下，这意味着该信号是不在超宽带频带内的，可以通过滤波器很容易的将耦合信号滤除。 图5 （a）UWB信号测试时域波形，持续时间0.5ns； （b）3.1-10.6GHz频段内UWB信号的测试频谱波形 6、结论 本文介绍一种新的载波超宽带发射机架构