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超宽带通信系统跟踪环路设计及其VLSI实现研究的中期报告
引言
超宽带(UWB)技术是一种基于奇异度控制和无线电频率抖动传输的短距离无线通信技术。与传统无线通信技术相比，UWB无需频谱分配，在相同的带宽下能够达到更高的通信速率和更低的发射功率，因此在无线传感器网络、室内定位和高速移动无线数据传输等应用领域具有广泛的应用前景。而UWB通信系统中的跟踪环路是UWB接收机信号处理中的重要部分，其主要功能是对信号进行同步和解调，能够提高系统的灵敏度和抗干扰能力。
本文介绍了在UWB通信系统中跟踪环路的设计及其VLSI实现。首先，本文简述了UWB通信系统的原理和应用。然后重点介绍了跟踪环路的设计原理和实现方法。最后，本文概述了VLSI设计流程和相关工具，介绍了跟踪环路的VLSI实现过程及其结果。
UWB通信系统的原理和应用
UWB技术是一种将数据以无线电脉冲的形式传播的无线通信技术，其基本原理是通过控制脉冲形状和时间间隔来实现信息传输。UWB技术不需要频谱分配，能够在数千兆赫范围内传输数据。UWB技术在数据传输速率、传输距离和可靠性等方面优于其他无线通信技术。
UWB技术的主要应用领域包括无线传感器网络、精确定位、室内定位和高速移动无线数据传输等。在无线传感器网络中，UWB技术可以实现节点之间的通信和数据传输。在精确定位方面，UWB技术可以实现室内或者室外的精确定位。在高速移动无线数据传输领域，UWB技术可以实现无线高清视频传输和高速数据传输等。
跟踪环路的设计原理和实现方法
UWB通信系统中的跟踪环路是一种数字电路，主要用于同步和解调接收到的UWB信号。跟踪环路的设计主要包括两个方面，一是频率跟踪，二是相位跟踪。
频率跟踪是指将接收到的信号频率与本地参考信号频率对比，生成error信号被送到VCO控制电路，控制VCO的频率输出和本地基准频率相匹配。
相位跟踪是指将接收到的信号与本地参考信号之间的相位偏差进行比较，从而对信号进行解调和同步。将接收的信号与本地参考信号在相位上进行比较，生成error信号，然后senderror信号进入loopfilter，从而生成控制VCO的电压信号。
本文中研究的跟踪环路采用一种滑动平均滤波器(slidingmeanfilter)的结构来实现。该滤波器可以用来减小噪声和抖动的干扰，提高跟踪环路的灵敏度和抗干扰能力。
VLSI设计流程和相关工具
VLSI(VeryLargeScaleIntegration)是一种将数百万门逻辑门集成到单个芯片上的电子设计技术。VLSI芯片的设计包括前端设计、逻辑设计、物理设计和后端设计四个步骤。
前端设计包括电子设计自动化(EDA)工具的使用和电路的设计原理分析。逻辑设计包括门电路设计、状态机设计和计数器设计等。物理设计包括布局设计、布线设计和时序修正等。后端设计包括芯片验证和测试等。
本文中研究的跟踪环路的VLSI实现采用了Cadence工具，包括Virtuoso、Encounter、Assura、Nanoroute等。
跟踪环路的VLSI实现过程及其结果
本文中研究的跟踪环路采用单独的寄生电容和电感组成的小型射频变压器，实现了频率跟踪和相位跟踪功能。电路采用全定制电路设计，基于TSMC0.18um6M1P7MCMOS工艺实现。
跟踪环路的VLSI实现过程主要包括以下几个步骤：电路原理图设计、电路模拟和仿真、电路物理布局和设计规则检查，以及物理验证和测试等。
实验结果表明，本文所提出的跟踪环路能够实现UWB信号的同步和解调功能，并具有较高的灵敏度和抗干扰能力。为UWB通信系统的实际应用提供了有力的支持。
结论
本文介绍了超宽带通信系统的原理和应用，重点介绍了跟踪环路的设计原理和实现方法，并概述了VLSI设计流程和相关工具。本文中研究的跟踪环路采用全定制电路设计，实现了频率跟踪和相位跟踪功能，并通过实验验证了其性能与效果。本文的研究对于UWB通信系统的实际应用具有重要的意义和价值。