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研究生:林宗憲
研究生(外文):Tsung-Shien Lin
論文名稱:應用於多頻段LCVCO之有系統的設計程序
論文名稱(外文):Systematic Design Procedure of LC VCO for Multi-Band Application
指導教授:王忠炫陳淳杰
指導教授(外文):Chung-Hsuan WangChun-Chieh Chen
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:WCDMA壓控振盪器Bluetooth振盪器增益相位雜訊
外文關鍵詞:BluetoothPhase NoiseKvcoWCDMAVCO
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本論文提出一應用於多頻段壓控振盪器(VCO)之有系統的設計程序,並以一個涵蓋WCDMA和Bluetooth頻段之可調頻率範圍的VCO為範例。此範例電路採用串聯電容和切換式電容陣列來分別達到降低振盪器「增益」 (Kvco) 與切換不同頻段的目的,並由設計程序中所提出的公式快速計算出所需的串聯電容及陣列電容值。依此設計程序所得之VCO核心部份在1.8V電源電壓供應下的消耗功率為6.3mW,在1.86GHz載波頻率下所量測得到之1MHz頻率偏移的相位雜訊為-123.3dBc/Hz與2.40GHz載波頻率下所量測得到之3MHz頻率偏移的相位雜訊為-125.6dBc/Hz。此LC VCO晶片採用UMC 0.18 RF CMOS 製程技術製造。
This thesis presents a systematic design procedure of voltage-controlled oscillator (VCO) for multi-band application. A VCO that provides the tuning range covering WCDMA and Bluetooth applications is proposed as the demonstration example. Serial capacitors and switching capacitor-arrays have been adopted in the example circuit for the purpose of reducing “Kvco” and switching different frequency bands, respectively. The required values of serial capacitors and capacitor-arrays can be directly calculated according to the equations in the design procedure. The power consumption of VCO core is 6.3 mW through a 1.8V supply. The measured phase noise is –123.3dBc/Hz at 1MHz offset from the carrier frequency of 1.86GHz and –125.6dBc/Hz at 3MHz offset from the carrier frequency of 2.40GHz, respectively. The fully integrated LC VCO was fabricated in UMC 0.18 RF CMOS technology process.
目錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅸ
第一章 導論 1
1-1研究背景 1
1-2文獻回顧 3
1-3 研究目的及論文綱要 4
第二章 CMOS壓控振盪器原理架構 6
2-1 壓控振盪器原理分析 6
2-2 CMOS壓控振盪器架構 9
2-2-1環形振盪器 9
2-2-2 LC壓控振盪器 11
2-3相位雜訊 15
2-3-1相位雜訊模型 17
2-3-2相位雜訊對RF通訊系統的影響 22
第三章 CMOS壓控振盪器晶片設計程序 25
3-1 簡介 25
3-2設計程序步驟 26
3-3 模擬結果 32
第四章 CMOS壓控振盪器實作及量測結果 36
4-1製作與量測概況 36
4-2 模擬與量測結果比較 40
4-3 結果與討論 45
第五章 結論 47
參考文獻 48

圖目錄
圖1-1 (a) 藍芽應用(語音傳輸) 2
圖1-1 (b) 藍芽應用(資料傳輸) 3
圖2-1 正回授示意圖 7
圖2-2 振盪器負回授形式示意圖 7
圖2-3(a) 振盪訊號衰減 8
圖2-3(b) 穩定振盪 8
圖2-3(c) 主動元件提供負阻 8
圖2-4 振盪器之單埠負電阻等效電路 9
圖2-5 基本環形振盪器示意圖 10
圖2-6(a)理想電感電容並聯電路 12
圖2-6(b)實際電感與電容等效電路 12
圖2-6(c) RLC並聯等效電路 13
圖2-7 基本LC-tank振盪器示意圖 14
圖2-8 交連耦合對電晶體之小訊號模型 14
圖2-9 振盪器輸出頻譜 16
圖2-10 相位雜訊模型示意圖 18
圖2-11(a) 電流脈衝注入LC振盪器 19
圖2-11(b) 電流脈衝在最大振幅時注入 19
圖2-11(c) 電流脈衝在零交越時注入 20
圖2-12 相位雜訊形成示意圖 22
圖2-13 一般的RF收發機前端架構 23
圖2-14(a) 相位雜訊對接收機的影響 23
圖2-14(b) 相位雜訊對接收機的影響 24
圖2-15 相位雜訊對發射機的影響 24
圖3-1所提出的VCO之範例電路架構 26
圖3-2 電感對相位雜訊的貢獻值和對應之電感Q值的模擬結果 27
圖3-3 切換式電容陣列之電路結構 29
圖3-4 切換用的MOS電晶體之Wn與振盪器整體相位雜訊值的關係圖 29
圖3-5 偏壓電流與其對相位雜訊貢獻值的關係 30
圖3-6 差動對電晶體之外觀比與振盪器整體相位雜訊值的關係 31
圖3-7 多頻段LC VCO的佈局圖 32
圖3-8多頻段LC VCO輸出頻率與控制電壓模擬 33
圖3-9 VCO最高頻率之輸出功率模擬結果 33
圖3-10 VCO單端輸出波形模擬結果 34
圖3-11 載波頻率為1.92GHz的相位雜訊模擬結果 34
圖3-12 載波頻率為2.48GHz的相位雜訊模擬結果 35
圖4-1 壓控振盪器實體晶片照片 37
圖4-2 壓控振盪器測試電路板 37
圖4-3 On wafer量測示意圖及layout規格 39
圖4-4 On PCB量測方式示意圖 39
圖4-5 DC bias打線方式及GSG量測 39
圖4-6量測環境架設示意圖 41
圖4-7多頻段LC VCO輸出頻率與控制電壓關係圖 41
圖4-8 VCO輸出功率頻譜圖 42
圖4-9 1.868 GHz 量測之相位雜訊 42
圖4-10 2.4 GHz 量測之相位雜訊 43
圖4-11 VCO輸出波形時域圖 43

表目錄
表1-1行動通訊系統發展歷史 1
表1-2應用於WCDMA及Bluetooth之VCO的頻率及相位雜訊規格範圍 3
表1-3文獻上CMOS壓控振盪器效能比較表 4
表3-1各頻段頻率規格範圍及計算所得的Cs和Ca值 29
表3-2 VCO模擬結果的規格列表 35
表4-1多頻段壓控振盪器量測成果列表 44
[1] B. G. Evans and K. Baughan, "Visions of 4G,"Electronics and Communication Engineering Journal, Dec. 2002.

[2] Aarno P¨arssinen, Jarkko Jussila, Jussi Ryyn¨anen, Lauri Sumanen, and Kari A. I. Halonen ”A 2-GHz Wide-Band Direct Conversion Receiver for WCDMA Applications”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 34, NO. 12, DECEMBER 1999, pp. 1893-1903.

[3] Ranjit Gharpurey, Naveen Yanduru, Francesco Dantoni, Petteri Litmanen, Guglielmo Sirna, Terry Mayhugh,Charles Lin, Irene Deng, Paul Fontaine, and Fang Lin ”A Direct-Conversion Receiver for the 3G WCDMA Standard”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 38, NO. 3, MARCH 2003, pp.556-560.

[4] Jacob J. Rael, Masood Syed, Robert Lee, Brima Ibrahim, Maryam Rofougaran, and Ahmadreza Rofougaran ”A 2.4-GHz CMOS Transceiver for Bluetooth” IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 36, NO. 12, DECEMBER 2001, pp. 2016-2023.

[5] Donhee Ham, and Ali Hajimiri,” Concepts and Methods in Optimization of Integrated LC VCOs”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 36, NO. 6, pp.896-909, JUNE 2001.

[6] Ali Hajimiri and Thomas H. Lee, ”Design Issues in CMOS Differential LC Oscillators”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 34, NO. 5, pp.717-724, MAY 1999.

[7] Marc Tiebout, ” Low-Power Low-Phase-Noise Differentially Tuned Quadrature VCO Design in Standard CMOS”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 36, NO. 7, pp.1018-1024, JULY 2001.


[8] Neric H. W. Fong, J. O. Plouchart, N. Zamdmer, D. Liu, Lawrence F.Wagner, C. Plett, and N. G. Tarr, “Design of Wide-Band CMOS VCO for Multiband Wirless LAN Application,” IEEE Journal of Solid-State Circuit, vol. 38, pp. 1333-1342, Aug. 2003.

[9] B.Razavi,”Design of Integrated Circuits for Optical Communications” Singapore: McGraw-Hill, 2003.

[10] T. H. Lee and A. Hajimiri, “Oscillator phase noise: a tutorial,”
IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 35, No. 3, pp. 326-336, Mar. 2000.

[11] B. Razavi, RF Microelectronics, Prentice Hall, 1997.

[12] 袁帝文,高頻通訊電路設計,高立圖書有限公司,April 9,2000

[13] Ali Hajimiri, and Thomas H. Lee “ A General Theory of Phase Noise in Electrical Oscillators ”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 33, NO. 2, FEBRUARY 1998, pp.179-194.

[14] D. B. Leeson, “A simple model of feedback oscillator noise spectrum”, in Proc. IEEE, Vol. 54, pp.329-330, Feb. 1966.

[15] Behzad Razavi, “A Study of Phase Noise in CMOS Oscillators”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 31, NO. 3, MARCH 1996, pp. 331-343.

[16] A. Kral, F. Behbahani, and A. A. Abidi, “RF-CMOS oscillators with
switched tuning,” in Proc. CICC’98, May 1998, pp. 555–558.

[17] J. J. Rael and A. A. Abidi, “Physical Processes of phase noise in differential LC oscillators,” Digest of CICC, pp.569-572, May 2000.

[18] Thomas H. Lee, ”The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits”, Cambridge, 2002.
[19] Henrik Sjöland, and A. A. Abidi, “A Filtering Technique to Lower LC Oscillator Phase Noise” IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 36, NO. 12, DECEMBER 2001, pp. 1921-1930.

[20] Chun-Chieh Chen, and Tsung-Hsien Lin, “ Systematic Design Procedure of LC VCO for multi-band application”, Workshop on Consumer Electronics and Signal Processing, WCEsp , Nov 2005.

[21] P.Andreani and S.Mattisson, ” On the Use of MOS Varactors in RF VCOs”, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 35, pp.905-910, JUNE 2000.

[22] C. H. Lee, "A 1.25-Gb/s Clock and Data Recovery Circuit for High-speed Serial Links", M.S. Thesis, Department of Electrical Engineering, National Chung-Hsing University, 2004.
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1. 方舟。〈東南亞海域海盜案之探討〉。《中華海員月刊》,第568期。民國90年2月,頁25-26。
2. 黃克東。〈新加坡的總體防衛戰略〉。《中華戰略學刊》,民國88年夏季刊。民國88年7月,頁103-118。
3. 游昇勳。〈亞洲航空展-新加坡地面裝備特寫〉。《尖端科技雜誌》,第141期。1996年5月,頁42-51。
4. 陳鴻瑜。〈新加坡與馬來西亞之分合恩怨〉。《歷史月刊》,1998年3月號,頁58-61。
5. 陳鴻瑜。〈新加坡的外交政策〉。《問題與研究》,第28卷第10期。民國78年7月,頁36-52。
6. 陳鴻瑜。〈後冷戰時期東南亞之區域安全〉。《戰略與國際研究》,第1卷第1期。1999年1月,頁16-58。
7. 莊素玉、楊瑪利著。《高標挑戰新加坡:新加坡如何預練二十一世紀》。台北:天下雜誌,民國84年。
8. 陳金池。〈淺述新加坡軍中訓練與管理措施之探討〉。《役政特刊》,第7期。民國86年3月,頁63-74。
9. 陳文賢。〈政府在政治經濟發展中所扮演的角色:新加坡與馬來西亞之比較〉。《東南亞季刊》,第2卷第3期。1997年7月,頁36-51。
10. 畢英賢。〈俄羅斯的亞太政策及可能扮演的角色〉。《問題與研究》,第34卷第12期。民國84年12月,頁24-33。
11. 曹異美。〈日本與聯合國安全保障體制〉。《問題與研究》,第32卷第9期。民國82年9月,頁26-34。
12. 張延廷。〈軍事武力於國際環境中的國家利益角色〉。《空軍學術月刊》,第456期。民國83年11月,頁43-53。
13. 秦昱華。〈新加坡的外交戰略〉。《國防雜誌》,第18卷第3期。民國91年9月,頁21-46。
14. 秦宗春。〈韓國與新加坡科技發展策略之比較〉。《經濟情勢暨評論》,第3卷第3期。民國86年11月,頁119-132。
15. 祝家華。〈族群械鬥變政治籌碼〉。《亞洲週刊》,第15卷第12期。香港:2001年3月19日-25日,頁28-29。