本文概述了超宽带技术的发展及研究现状,通过与其它短距离无线通信技术的对比,展现了超宽带通信技术的优势所在。通过分析现有超宽带发射机的基本结构、主要的性能指标以及设计过程中可能存在的问题,确定了本文发射前端芯片采用零中频结构。它由三部分组成,低通滤波器(LPF)、上混频器(Mixer)以及驱动放大器(DA)。其中低通滤波器采用简单的三阶RC滤波器来实现。设计的过程中,采用自顶向下的设计方法,首先明确了整体芯片的性能指标,然后将指标分配到每一个单元模块。为了便于调试及验证整体芯片的性能,驱动放大器进行了单独流片。上混频器的主要任务是完成变频功能,是发射链路中重要的模块之一。根据指标的要求,确定上混频器采用全差分方式的I/Q正交调制结构。它包括两个双平衡Gilbert结构混频器,并使用带中心抽头的差分电感作做为负载。电感负载可以扩展混频器的带宽,提供较好的宽带性能。电感值的确定需要考虑后级驱动放大器的输入端电容及走线寄生电容的大小,并将其谐振频率设置在所需要的工作频段上。本文采用全差分的Cascode形式驱动放大器结构,为了与接收机较好的配合,功率增益设置为可调节模式。通过控制不同的偏置电流,可以产生16档的功率增益。驱动放大器的线性度是设计的重点内容,尤其是输出1dB压缩点指标,在1.2V低电压供电条件下,需要尽可能的减少晶体管的层数以获得更大的输出摆幅。由于本文所设计的芯片需要进行PCB板级键合测试,文章详细讨论了驱动放大器输出端匹配的方法,通过ADS与Cadence将芯片与PCB板进行联合仿真优化输出匹配的性能。本文所设计的超宽带发射前端芯片采用TSMC 0.13μmCMOS工艺。整个芯片版图的面积为1.084×0.795mm2。整个芯片在PCB板上完成验证测试。测试得到的输出1dB压缩点为[email protected],略低于指标要求,一个主要的原因是PCB板的输出匹配部分还需要进一步的完善。输出三截点(OIP3)为[email protected],输入三阶截点为[email protected]。最大功率增益为5.8dB,可变范围为0-5.8dB。整个PCB测试板的总电流为22mA。