COMPACT HIGH PERFORMANCE ANALOG CMOS

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Chapters:
1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Motivation and Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Organization of the Dissertation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Wireless Receiver Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Heterodyne Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Direct Conversion Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.4 Low-IF Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.5 Digital-IF Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
viii
3. Compact TDDWireless Transceiver Architecture . . . . . . . . . . . . . 9
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.2 Transceiver Architecture Description and Design Issues . . . . . . . 12
3.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4. DC Offset Problem in Direct Conversion Receivers . . . . . . . . . . . . 17
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2 DC OffsetModeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2.1 DC Offset Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2.2 DC OffsetModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3 DC Offset Cancellation for Multistandard Receivers . . . . . . . . . 27
4.3.1 Static DC Offset Cancellation . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.3.2 Dynamic DC Offset Cancellation . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4 Dynamic DC Offset Cancellation Using Adaptive Filtering . . . . . 32
4.4.1 Adaptive Filtering Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.4.2 Adaptive Dynamic DC Offset Cancellation . . . . . . . . . . 35
4.4.3 Simulation Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5. Design of Analog Baseband Prototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.2 Fully Balanced Differential Difference Amplifier . . . . . . . . . . . 46
5.2.1 Circuit Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.3 Channel Selection Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.3.1 Fully Differential Sallen-Key Low Pass Filter . . . . . . . . 60
5.3.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.3.3 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.4 Static DC Offset Cancellation using DC Feedback Loop . . . . . . 78
5.4.1 DC Feedback Loop Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.4.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.4.3 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.5 Variable Gain Amplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5.5.1 Fully Differential Variable Gain Amplifier Using Attenuators 89
5.5.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.5.3 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
ix
6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
6.1 Contribution of the Dissertation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
6.2 FutureWork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Appendices:
A. Wireless Communication Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
B. MatLab Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
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【简　介】:
【目　录】:

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Chapters:
1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Motivation and Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Organization of the Dissertation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Wireless Receiver Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Heterodyne Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Direct Conversion Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.4 Low-IF Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.5 Digital-IF Receiver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
viii
3. Compact TDDWireless Transceiver Architecture . . . . . . . . . . . . . 9
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.2 Transceiver Architecture Description and Design Issues . . . . . . . 12
3.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4. DC Offset Problem in Direct Conversion Receivers . . . . . . . . . . . . 17
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2 DC OffsetModeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2.1 DC Offset Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2.2 DC OffsetModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3 DC Offset Cancellation for Multistandard Receivers . . . . . . . . . 27
4.3.1 Static DC Offset Cancellation . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.3.2 Dynamic DC Offset Cancellation . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4 Dynamic DC Offset Cancellation Using Adaptive Filtering . . . . . 32
4.4.1 Adaptive Filtering Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.4.2 Adaptive Dynamic DC Offset Cancellation . . . . . . . . . . 35
4.4.3 Simulation Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5. Design of Analog Baseband Prototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.2 Fully Balanced Differential Difference Amplifier . . . . . . . . . . . 46
5.2.1 Circuit Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.3 Channel Selection Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.3.1 Fully Differential Sallen-Key Low Pass Filter . . . . . . . . 60
5.3.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.3.3 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.4 Static DC Offset Cancellation using DC Feedback Loop . . . . . . 78
5.4.1 DC Feedback Loop Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.4.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.4.3 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.5 Variable Gain Amplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5.5.1 Fully Differential Variable Gain Amplifier Using Attenuators 89
5.5.2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.5.3 Measurement Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
ix
6. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
6.1 Contribution of the Dissertation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
6.2 FutureWork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Appendices:
A. Wireless Communication Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
B. MatLab Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
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