180纳米CMOS技术下的非相干IR-UWB接收器前端设计

1 下载量 109 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 458KB PDF 举报
"这篇论文详细介绍了采用180纳米CMOS技术设计的一种非相干IR-UWB(Impulse Radio Ultra-Wideband)接收器前端。该前端电路包括宽带低噪声放大器(LNA)、相关器、积分器和比较器,旨在实现低复杂度的射频前端。在0.18微米的CMOS工艺下实现,整个接收器前端功耗为35.1毫瓦,工作电压为1.8V。" 正文: 非相干IR-UWB接收器前端设计是无线通信领域中的一个重要研究方向,特别是在180纳米CMOS工艺下,能够实现高效能与低功耗的平衡。本设计的核心在于其低复杂度,这使得整个接收器适合于能量检测和非相干通信系统,其中不依赖于相位信息进行信号解码,而是依赖于信号强度。 首先,该设计的宽带低噪声放大器(LNA)是接收器前端的关键组成部分,它的主要任务是将接收到的微弱信号放大,同时尽可能降低噪声引入。通过使用RC反馈网络和退化电感进行宽频输入阻抗匹配,确保了LNA在整个UWB低频带(3~5GHz)内具有良好的匹配性能。模拟结果显示,LNA的噪声系数在2.6到3.1dB之间,这表明其对信号的噪声抑制能力较好;其反射系数S11小于-10dB,意味着信号损失较小,能有效地将信号传输到后续电路。 其次,相关器采用吉尔伯特混频器,这种结构在非相干通信中特别适用,因为它不需要精确的相位同步。电流注入技术被应用到混频器中,以提升增益和线性性能,这有助于改善信号处理的精度和效率。 再者,积分器在信号处理中起到关键作用,它整合了连续时间信号,为后续的比较器提供了一个平均的、连续的信号表示。比较器则用于判断信号强度是否超过阈值,从而做出决策。 最后,关于模拟结果,LNA的平均功率增益约为16.8dB,这意味着在接收端显著提升了信号强度。而混频器的性能虽未在摘要中完整给出,但可以推测其在非相干解调过程中提供了有效的信号转换。 这篇论文提供的180纳米CMOS技术下的非相干IR-UWB接收器前端设计方案,展示了在低功耗和小尺寸限制下实现高性能接收器的可能性。这种设计对于UWB通信系统的微型化和低功耗要求具有重要的实际意义,尤其是在物联网、无线传感器网络和短距离高速通信等应用场景中。