电容开关阵列版图设计与VCO的匹配优化

"这篇硕士学位论文主要探讨了宽带CMOS锁相环中的VCO设计，重点关注了电容开关阵列中电容的版图优化，以及如何通过最小均方误差的多用户MIMO下行预编码技术来提升性能。作者Zhang Jing在导师Prof. Wu Jianhui的指导下完成了这项研究，该论文涵盖了VCO的设计、版图优化和锁相环的性能分析。" 在宽带CMOS锁相环中，压控振荡器（VCO）扮演着至关重要的角色，特别是在需要高速率和宽频率覆盖范围的射频通信系统中。VCO的设计需要兼顾宽带、低噪声和快速锁定能力。论文中，作者详细介绍了使用0.18微米CMOS工艺设计的VCO，其工作频率范围为1.8GHz到3GHz。 在VCO设计中，电路的版图布局至关重要。图3.18展示了VCO的整体电路版图，而图3.19则揭示了单个VCO核心电路的版图。核心电路采用了差分信号处理，并利用共质心对称方式的RFMOS管来降低不匹配的影响。匹配是VCO设计中的关键因素，因为它直接影响到频率控制的精度和稳定性。 电容开关阵列是VCO中调节频率的关键部分。图3.20展示了电容版图布局，其中A、B、C、D代表S0至S3控制的电容支路。为优化匹配，阵列的四周布置了dummy电容，由顶层铝和五铝构成，确保电容周围环境的一致性。这种布局有助于减少因不匹配导致的性能损失。 此外，论文还提到了电感版图的优化，通过采用接地屏障减少衬底容性耦合效应。图3.21展示了采用定制版图的电感设计，利用顶层铝和五层铝形成梳齿状结构，以抑制不必要的耦合。 电容开关阵列的匹配问题与最小均方误差的多用户MIMO下行预编码技术相结合，可以显著提升通信系统的性能。预编码技术通过在发射端预先处理信号，减少了多用户间的干扰，从而提高频谱效率和系统容量。在电容开关阵列中应用匹配策略，可以进一步确保VCO的频率调谐精度，这对于实现高效能的MIMO系统至关重要。 这篇论文深入探讨了宽带CMOS锁相环中VCO的设计细节，特别是版图优化方法，以及这些方法如何支持多用户MIMO通信系统的性能提升。作者通过实证研究和理论分析，为宽带VCO设计提供了有价值的见解和指导。