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適用於2.4GHz ISM頻帶之CMOS四相輸出壓控振盪器之研製
Thesis

適用於2.4GHz ISM頻帶之CMOS四相輸出壓控振盪器之研製

鄭景元
Masters, 國立清華大學, 電子工程研究所
2000

Abstract

壓控振盪器 四相輸出 VCO Quadrature Phase Output
隨著無線通訊的快速發展,其對射頻電路的特性要求,也隨之越來越嚴格,在這當中,壓控振盪器在一直都扮演著相當中要的角色,以低中頻式接收器而言,通常採用正交降頻的方法,將射頻訊號通過I、Q兩個正交路徑進行混波,使鏡像頻道的頻譜在兩個路徑上互為反相,再將兩個訊號相加,來達到鏡像頻道移除,當中的本地振盪源信號是由壓控振盪器來提供,也因為需要的是I、Q兩個正交的信號,若本地振盪源信號本身就可以同時產生I、Q兩個正交信號,就不需要使用正交信號產生器。在壓控振盪器中,相位雜訊則是當中要求最嚴格的一項參數,也為了達到低相位雜訊的表現,所以我們採用LC tank的電路架構,在本論文當中我們會首先討論基本壓控振盪器的原理及其所需要考量的各項參數,再來是針對壓控振盪器當中雜訊的來源作一討論以及舉例如何從電路架構上來獲得較佳的相位雜訊表現,並瞭解在LC tank的壓控振盪器中電感的選用上,應該有那些考量,對不同作法的電感應該如何決定其適用性等,再來則是介紹在變容器的使用,並說明為何要用電晶體來作電路當中的變容器,最後會針對為何要有四相輸出的要求,並討論我們針對以上的考量以及要求四相的輸出之情況下所設計的電路。 本論文中的壓控振盪器為四相輸出,是為了取代傳統射頻收發器當中的polyphase濾波器,以方便I,Q頻道的利用,而產生濾除鏡像頻道的效果在第二章當中將介紹在設計壓控振盪器中,所應注意的性能參數考量,第三章則是針對壓控振盪器當中雜訊的來源以及舉例如何從電路架構上來使其有較佳的相位雜訊表現,第四章介紹在LC tank的壓控振盪器中電感的使用,針對主動式電感跟被動式電感兩者做討論,並比較其作為壓控振盪器的電感使用上相對的優缺點。第五章介紹在LC tank的壓控振盪器中變容器的使用,並說明為何要用電晶體所形成的變容器,及如何應用,第六章說明在本論文中最後所設計的四相壓控振盪器電路的基本原理以及相關的模擬結果跟量測數據。

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