超寬帶通信系統(tǒng)跟蹤環(huán)路設(shè)計(jì)及其VLSI實(shí)現(xiàn)研究的中期報(bào)告

超寬帶通信系統(tǒng)跟蹤環(huán)路設(shè)計(jì)及其VLSI實(shí)現(xiàn)研究的中期報(bào)告引言超寬帶(UWB)技術(shù)是一種基于奇異度控制和無(wú)線電頻率抖動(dòng)傳輸?shù)亩叹嚯x無(wú)線通信技術(shù)。與傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)相比，UWB無(wú)需頻譜分配，在相同的帶寬下能夠達(dá)到更高的通信速率和更低的發(fā)射功率，因此在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、室內(nèi)定位和高速移動(dòng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。而UWB通信系統(tǒng)中的跟蹤環(huán)路是UWB接收機(jī)信號(hào)處理中的重要部分，其主要功能是對(duì)信號(hào)進(jìn)行同步和解調(diào)，能夠提高系統(tǒng)的靈敏度和抗干擾能力。本文介紹了在UWB通信系統(tǒng)中跟蹤環(huán)路的設(shè)計(jì)及其VLSI實(shí)現(xiàn)。首先，本文簡(jiǎn)述了UWB通信系統(tǒng)的原理和應(yīng)用。然后重點(diǎn)介紹了跟蹤環(huán)路的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。最后，本文概述了VLSI設(shè)計(jì)流程和相關(guān)工具，介紹了跟蹤環(huán)路的VLSI實(shí)現(xiàn)過程及其結(jié)果。UWB通信系統(tǒng)的原理和應(yīng)用UWB技術(shù)是一種將數(shù)據(jù)以無(wú)線電脈沖的形式傳播的無(wú)線通信技術(shù)，其基本原理是通過控制脈沖形狀和時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)信息傳輸。UWB技術(shù)不需要頻譜分配，能夠在數(shù)千兆赫范圍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。UWB技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸距離和可靠性等方面優(yōu)于其他無(wú)線通信技術(shù)。UWB技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、精確定位、室內(nèi)定位和高速移動(dòng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，UWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。在精確定位方面，UWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)或者室外的精確定位。在高速移動(dòng)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，UWB技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線高清視頻傳輸和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)取８櫗h(huán)路的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法UWB通信系統(tǒng)中的跟蹤環(huán)路是一種數(shù)字電路，主要用于同步和解調(diào)接收到的UWB信號(hào)。跟蹤環(huán)路的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面，一是頻率跟蹤，二是相位跟蹤。頻率跟蹤是指將接收到的信號(hào)頻率與本地參考信號(hào)頻率對(duì)比，生成error信號(hào)被送到VCO控制電路，控制VCO的頻率輸出和本地基準(zhǔn)頻率相匹配。相位跟蹤是指將接收到的信號(hào)與本地參考信號(hào)之間的相位偏差進(jìn)行比較，從而對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和同步。將接收的信號(hào)與本地參考信號(hào)在相位上進(jìn)行比較，生成error信號(hào)，然后senderror信號(hào)進(jìn)入loopfilter，從而生成控制VCO的電壓信號(hào)。本文中研究的跟蹤環(huán)路采用一種滑動(dòng)平均濾波器(slidingmeanfilter)的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。該濾波器可以用來減小噪聲和抖動(dòng)的干擾，提高跟蹤環(huán)路的靈敏度和抗干擾能力。VLSI設(shè)計(jì)流程和相關(guān)工具VLSI(VeryLargeScaleIntegration)是一種將數(shù)百萬(wàn)門邏輯門集成到單個(gè)芯片上的電子設(shè)計(jì)技術(shù)。VLSI芯片的設(shè)計(jì)包括前端設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)和后端設(shè)計(jì)四個(gè)步驟。前端設(shè)計(jì)包括電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具的使用和電路的設(shè)計(jì)原理分析。邏輯設(shè)計(jì)包括門電路設(shè)計(jì)、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)等。物理設(shè)計(jì)包括布局設(shè)計(jì)、布線設(shè)計(jì)和時(shí)序修正等。后端設(shè)計(jì)包括芯片驗(yàn)證和測(cè)試等。本文中研究的跟蹤環(huán)路的VLSI實(shí)現(xiàn)采用了Cadence工具，包括Virtuoso、Encounter、Assura、Nanoroute等。跟蹤環(huán)路的VLSI實(shí)現(xiàn)過程及其結(jié)果本文中研究的跟蹤環(huán)路采用單獨(dú)的寄生電容和電感組成的小型射頻變壓器，實(shí)現(xiàn)了頻率跟蹤和相位跟蹤功能。電路采用全定制電路設(shè)計(jì)，基于TSMC0.18um6M1P7MCMOS工藝實(shí)現(xiàn)。跟蹤環(huán)路的VLSI實(shí)現(xiàn)過程主要包括以下幾個(gè)步驟：電路原理圖設(shè)計(jì)、電路模擬和仿真、電路物理布局和設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，以及物理驗(yàn)證和測(cè)試等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的跟蹤環(huán)路能夠?qū)崿F(xiàn)UWB信號(hào)的同步和解調(diào)功能，并具有較高的靈敏度和抗干擾能力。為UWB通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用提供了有力的支持。結(jié)論本文介紹了超寬帶通信系統(tǒng)的原理和應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了跟蹤環(huán)路的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，并概述了VLSI設(shè)計(jì)流程和相關(guān)