1.8GHz-3GHz宽带VCO设计与调谐曲线仿真：CMOS PLL关键组件研究

本文主要探讨的是宽带低噪声电压控制振荡器（VCO）在多用户MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）下行预编码的无线通信系统中的应用。针对第三章的内容，研究者采用了先进的宽带设计策略，利用两个VCO和一个4位电容开关阵列，实现了宽广的频率调谐范围，从1.8GHz到3GHz。VCO的设计过程中，着重解决了起振问题，通过对VCO1的RF PMOS管的宽度与长度比和交叉耦合管的跨导进行优化，使VCO1能够在30ns内稳定振荡，而VCO2的起振时间则约为50ns。 VCO作为锁相环（PLL）的核心组件，其性能直接影响接收机的整体性能。设计的关键目标包括频率调谐范围、线性度以及锁定速度。论文首先概述了VCO技术的最新进展，强调了在高速无线通信中，对于宽带、低噪声和快速锁定VCO的需求。设计过程中，作者对VCO的工作电源电压（1.8V）进行了选择，并通过仿真分析了不同频率点的输出波形，确保了在给定电压范围内VCO的线性性能。 设计中的一个重要步骤是通过VCO切换和电容切换的方式，将调谐过程细分为多个频率边带，这样可以确保系统的动态响应能力和频率分辨率。图3-24展示了VCO的输出波形，其中VCO1和VCO2在不同控制电压下的表现，以及它们在多用户MIMO系统中的预编码应用。 论文还涉及了VCO的调谐范围仿真结果，如图3-25所示，随着控制电压的变化，VCO的频率响应保持良好的线性特性。当输入电压VI吡在0.3V至1.8V之间时，VCO表现出最佳的线性度。此外，通过设置不同的控制位，可以实现对VCO的选择，例如当S[4:0]=01000时，VCO1被选中。 这篇硕士论文深入研究了宽带CMOS工艺下VCO的设计及其在多用户MIMO系统中的应用，为高性能射频通信系统的实现提供了关键技术方案。通过优化设计参数和控制策略，论文不仅满足了VCO的基本性能指标，而且展示了其在实际通信系统中的实用价值。