本文關(guān)鍵詞：3-10GHz超寬帶無(wú)線接收系統(tǒng)低噪聲放大器與混頻器的設(shè)計(jì)　出處：《廣西大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展,人們對(duì)通訊設(shè)備與通信質(zhì)量的要求越來(lái)越高,超寬帶(UWB)技術(shù)可以很好的解決多種通信協(xié)議以及多種工作模式相互兼容的問(wèn)題,且具有成本低、功耗小、傳輸速度快的特點(diǎn),迅速成為當(dāng)今無(wú)線通信技術(shù)的研究熱點(diǎn)。因此,對(duì)超寬帶無(wú)線接收系統(tǒng)主要模塊的研究具有重要意義。超寬帶射頻前端接收系統(tǒng)主要由低噪聲放大器與混頻器組成。低噪聲放大器(Low-Noise Amplifier)負(fù)責(zé)將從射頻天線接收過(guò)來(lái)的微弱信號(hào)在控制噪聲的前提下進(jìn)行放大,再傳送給下一級(jí)電路混頻器�；祛l器(Mixer)將輸入信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行混頻,使其下變頻到中頻信號(hào),再由后面的濾波器濾除帶外信號(hào)�；诠I(yè)應(yīng)用廣泛的0.18 μm CMOS工藝,本文主要針對(duì)3-1OGHz超寬帶無(wú)線接收系統(tǒng)中的低噪聲放大器與混頻器這兩個(gè)主要模塊進(jìn)行深入的研究與設(shè)計(jì)。本文首先對(duì)超寬帶無(wú)線接收系統(tǒng)的第一個(gè)模塊低噪聲放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)兩種不同的應(yīng)用方向：系統(tǒng)模塊高兼容性與設(shè)備低耗便攜性,本文提出了兩個(gè)超寬帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì)。LNA模塊對(duì)噪聲性能的要求十分苛刻,本文這兩款應(yīng)用方向不同的UWB LNA的設(shè)計(jì)分別基于兩種不同的噪聲消除原理并各自進(jìn)行了不同的改進(jìn),保證了UWB LNA的噪聲性能,也實(shí)現(xiàn)了各自的應(yīng)用特點(diǎn)。第一款系統(tǒng)模塊兼容性較強(qiáng)的UWB LNA:基于切比雪夫網(wǎng)絡(luò)修正的噪聲優(yōu)化的UWB LNA,它在3-10GHz的超寬帶范圍內(nèi)具有較好的輸入輸出匹配性能,可以與多種類型的天線、混頻器相匹配,體現(xiàn)了較高的系統(tǒng)模塊兼容性。切比雪夫修正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)不僅提供較好的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò),而且還可以針對(duì)天線輸出信號(hào)相位滯后或偏離的問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚�。仿真結(jié)果表明該設(shè)計(jì)提供10-15dB的增益,噪聲系數(shù)NF被控制在1.4-2.3以內(nèi)；第二款適用于低耗便攜式的通訊設(shè)備的UWB LNA:高增益噪聲消除的超寬帶無(wú)電感LNA,該設(shè)計(jì)避免電感的使用,最大限度的縮小了芯片面積,也降低了生產(chǎn)成本和電路功耗。并且采用增益提高的噪聲消除技術(shù),在保證噪聲性能的前提下,實(shí)現(xiàn)了放大增益的大幅度提高,并且增益平坦度較為理想。仿真結(jié)果表明最大放大增益可達(dá)20dB,與一般LNA相比提高了近10dB,噪聲系數(shù)NF被控在1.2-2.6以內(nèi)。兩款應(yīng)用不同的UWB LNA的設(shè)計(jì)都實(shí)現(xiàn)了較好的預(yù)期效果。此外,本文還設(shè)計(jì)了超寬帶無(wú)線接收系統(tǒng)第二個(gè)主要模塊一一混頻器。在經(jīng)典有源雙平衡混頻器的基本架構(gòu)上,采用電荷注入的方法提高驅(qū)動(dòng)級(jí)的跨導(dǎo)降低系統(tǒng)功耗,并采用正反饋的線性化技術(shù),通過(guò)四管交叉跨導(dǎo)電路實(shí)現(xiàn)虛擬“短路”的現(xiàn)象,將原來(lái)的有源器件轉(zhuǎn)換為無(wú)源器件,這樣更有利于線性度的實(shí)現(xiàn)。整體采用單端接入的雙平衡結(jié)構(gòu),可以與本文設(shè)計(jì)的兩款單端輸出的超寬帶低噪聲放大器進(jìn)行很好的銜接。仿真結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的超寬帶混頻器轉(zhuǎn)換增益為6-16 dB,噪聲系數(shù)NF為16-17,1dB壓縮點(diǎn)達(dá)到-2dBm,取得較好的線性度。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology, the communication equipment and communication quality requirements more and more high, ultra wideband (UWB) technology can be compatible with each other to solve a variety of communication protocols and a variety of good work mode, and has the advantages of low cost, low power consumption, transmission speed, quickly become a hot research topic today the wireless communication technology. Therefore, it is important to study the main modules of the ultra wideband wireless receiving system. The ultra wideband RF front-end receiver system is mainly composed of LNA and mixer. Low noise amplifier (Low-Noise Amplifier) will be responsible for the weak signal received from the RF antenna based on noise control of amplification, re transmission to the next level. The mixer circuit mixer (Mixer) input signal and local oscillator signal mixing, the conversion to an intermediate frequency signal, then the filter behind Besides the band signal. 0.18 m CMOS process based on a wide range of industrial applications, this paper in-depth study and design for 3-1OGHz ultra low noise amplifiers and mixers for broadband wireless receiving system of the two main modules. The first module of low noise amplifier for UWB wireless receiving system is designed for two. Different applications: high compatibility and low system module portability, proposed two ultra wideband low noise amplifier design of.LNA module on noise performance is very harsh, the design of the two applications of UWB LNA in different directions respectively based on two kinds of eliminate their different improvement principle and different the noise, ensure the noise performance of the UWB LNA, also realize their application features. The first module of the system compatibility UWB LNA: network based on Chebyshev Complex modified noise optimization UWB LNA, it has good matching performance of input and output in ultra wide range of 3-10GHz, with various types of antenna, mixer to match, the embodiment of the system module. The design of modified Chebyshev high compatibility networks not only provide a good impedance matching network, but also can make the appropriate correction for the antenna output signal phase delay or deviation problem. The simulation results show that 10-15dB provides the design of gain, noise coefficient NF is controlled within 1.4-2.3; second for low power portable communication equipment UWB LNA: high gain ultra wideband noise cancellation without inductance LNA, the design avoids the use of inductance, the maximum reduce the area of chip, and also reduce the production cost and power consumption of the circuit. And the noise gain elimination techniques, in the premise of the noise performance, The gain is greatly improved, and the gain flatness is better. The simulation results show that the maximum gain is increased compared with the general LNA 20dB, near 10dB, a noise figure of NF controlled within 1.2-2.6. The design of the two applications of different UWB LNA have achieved good results. In addition, this paper also designs ultra wideband wireless receiving system of second main modules one by one. In the framework of classical mixer active double balanced mixer, using the method of charge injection improve the drive level of transconductance to reduce system power consumption, and the positive feedback linearization technique, the realization of the virtual "short circuit" through the four tube crossing transconductance circuit, active devices the original conversion for passive devices, this is more conducive to the realization of linearity. The overall use of the double balanced structure of single side access, and can be designed in this paper two single end output Ultra wideband low noise amplifier was a good convergence. The simulation results show that the design of the ultra wideband mixer conversion gain is 6-16 dB and noise coefficient NF of 16-17,1dB compression point reached -2dBm, has a good linearity.

【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN722.3;TN773

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