Design and realization of fully integrated multiband multistandard Bi-CMOS sigma delta frequency synthesizer

Abstract

Kablosuz haberleşme sistemleri tüketicilere sunulan geniş bantlı uygulamalarıyla beraber eksponansiyel olarak büyümüştür. Bu dâhili ve harici haberleşme standartlarından, WLAN (2,4-2,5GHz, 3,6-3,7GHz ve 4,915-5,825GHz), Bluetooth (2,4 GHz), ve WiMAX (2,500-2,696 GHz, 3,4-3,8 GHz ve 5,725-5,850 GHz) en geniş kullanım alanlarına sahiptirler. Teknolojinin bu alanındaki son eğilimlerden birisi de kullanıcıya daha düşük alan ve güç tüketimli ve düşük maliyetli sistemler sunarken, birbiriyle uyumlu birden fazla standardı, her birisi için gerekli şartların sağlanması koşuluyla, tek bir yongaya sığdıran çözümler bulmaktır.Bu tezde çok bantlı/standartlı Gerilim kontrollü osilatör ve Frekans Sentezleyici, RF, Analog ve Sayısal tümleşik devre tasarım metotları ve teknikleri kullanılarak tasarlanmıştır. Kablosuz haberleşme sistemlerinin bu temel iki bloğunun tasarımında da 0,35 ?m AMS-Bipolar (HBT)-CMOS teknolojileri kullanılmıştır. Bunun yanında çok standartlı tasarımın sağlanmasında yeni bir endüktans anahtarlama sistemi önerilmiştir. Çalışma frekansı, faz gürültüsü, güç tüketimi ve ayar menzili gibi performans parametrelerinin modellenerek elde edilmesinde analitik yaklaşımın yanında, Cadence® ve ADS® gibi tasarım ve benzetim araçları kullanılmıştır. Tasarlanan devrelerin ölçüm sonuçları ve liyakat hesabı (FOM), bu çalışmada kullanılan tasarım metotlarının gücünü işaret ederek, aynı teknolojiyle tasarlanmış yayınlarla karşılaştırılabilir seviyede olduğunu göstermiştir.

Wireless communication has grown, exponentially, with wide range of applications offered for the customers. Among these, WLAN (2.4-2.5GHz, 3.6-3.7GHzand 4.915-5.825GHz GHz), Bluetooth (2.4 GHz), and WiMAX (2.500-2.696 GHz, 3.4-3.8 GHz and 5.725-5.850 GHz) communication standard/technologies have found largest use local area, indoor ? outdoor communication and entertainment system applications. One of the recent trends in this area of technology is to utilize compatible standards on a single chip solutions, while meeting the requirements of each, to provide customers systems with smaller size, lower power consumption and cheaper in cost.In this thesis, RF ? Analog, and ? Digital Integrated Circuit design methodologies and techniques are applied to realize a multiband / standart (WLAN and WiMAX) operation capable Voltage- Controlled-Oscillator (VCO) and Frequency Synthesizer. Two of the major building blocks of wireless communication systems are designed using 0.35 ?m, AMS-Bipolar (HBT)-CMOS process technology. A new inductor switching concept is implemented for providing the multiband operation capability. Performance parameters such as operating frequencies, phase noise, power consumption, and tuning range are modeled and simulated using analytical approaches, ADS® and Cadence® design and simulation environments. Measurement and/or Figure-of-Merit (FOM) values of our circuits have revealed results that are comparable with already published data, using the similar technology, in the literature, indicating the strength of the design methodologies implemented in this study.