本文關(guān)鍵詞：基于180nmCMOS工藝的混頻器研究與設(shè)計

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【摘要】：隨著CMOS工藝的不斷發(fā)展,射頻前端電路的應(yīng)用越來越廣泛。我們希望得到的電路能夠尺寸更小、功耗更低、性能更好�；祛l器作為射頻前端電路中的關(guān)鍵模塊,用于實現(xiàn)頻譜的搬移,不同系統(tǒng)對混頻器的性能指標(biāo)要求不同。本文分別提出了應(yīng)用于GPS接收機中的有源混頻器和應(yīng)用于UWB系統(tǒng)的超寬帶混頻器。它們都基于0.18um CMOS工藝。本文首先介紹了四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),包括GPS系統(tǒng),GLONASS系統(tǒng),GALILEO系統(tǒng),COMPASS系統(tǒng),分別介紹了四大系統(tǒng)的特點和應(yīng)用。分析了常用的幾種接收機結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,包括超外差接收機、零中頻接收機和低中頻接收機。本文還介紹了混頻器的基本工作原理,分類,優(yōu)化結(jié)構(gòu)以及性能參數(shù)。對Gilbert混頻器的噪聲、增益與線性度特性進行了詳細分析,并在Gilbert混頻器的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化設(shè)計了不同性能的混頻器。本文設(shè)計了高增益混頻器,其中除了核心電路外,還設(shè)計了混頻器的電壓偏置電路,以及混頻器和電壓偏置電路的版圖。本文還設(shè)計了超寬帶混頻器,是在折疊型混頻器的基礎(chǔ)上做了優(yōu)化設(shè)計。最后給出了各混頻器的仿真環(huán)境與結(jié)果。本文所做的工作如下:本文設(shè)計的用于GPS接收機的高增益混頻器,基于TSMC 0.18um CMOS工藝。在Gilbert混頻器的基礎(chǔ)上,對跨導(dǎo)級進行改進,本文采用了跨導(dǎo)互補的電流注入結(jié)構(gòu),然后對電路進行版圖設(shè)計。在1.8V電壓下,后版圖仿真結(jié)果為:轉(zhuǎn)換增益為17dB,輸入三階交調(diào)點IIP3為-3.6dBm,雙邊帶噪聲系數(shù)為9.2dB,混頻器核心電路的功耗為7.16mW,版圖總面積為0.07mm*0.09mm;本文設(shè)計的用于超寬帶系統(tǒng)的超寬帶混頻器,基于TSMC 0.18um CMOS工藝。該電路在折疊式混頻器的基礎(chǔ)上,對跨導(dǎo)級進行改進。它采用前饋結(jié)構(gòu)跨導(dǎo)級來提高線性度,在輸出負載部分采用并聯(lián)峰值結(jié)構(gòu)來拓展帶寬。在1.8V電壓下,該電路的仿真結(jié)果為:轉(zhuǎn)換增益為3.32dB-8.56d B,輸入1dB壓縮點為-4.2d Bm,雙邊帶噪聲系數(shù)為:10.83-13.13dB,混頻器核心電路的功耗為11.5mW。本文設(shè)計的混頻器存在一些不足之處。跨導(dǎo)互補混頻器中,電路的噪聲性能有待進一步提高;超寬帶混頻器中,轉(zhuǎn)換增益偏小且平坦度不夠,結(jié)果并不是很理想。混頻器的折疊結(jié)構(gòu)中運用并聯(lián)LC結(jié)構(gòu),并在負載中串聯(lián)電感,會產(chǎn)生較大的版圖面積。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN773

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本文編號：1290313