【摘要】：近些年來,認知無線電、軟件無線電以及可配置多標準多帶/寬帶收發(fā)機越來越受到重視,而寬帶收發(fā)機射頻前端由于具有低功耗、小尺寸以及低復雜度等特點被廣泛研究并采用。本文對應(yīng)用于L、S波段的寬帶射頻收發(fā)前端集成電路設(shè)計技術(shù)進行了深入研究,并采用標準0.18μm CMOS工藝分別設(shè)計了兩款射頻接收機前端集成電路和一款射頻發(fā)射機前端集成電路。針對接收機獲取信號動態(tài)范圍大的特點,射頻接收機前端分別采用可旁路LNA和負載可變LNA結(jié)合相應(yīng)的下混頻器來實現(xiàn)。具體地,前者包含的寬帶LNA和下混頻器主要基于共柵-電容交叉耦合結(jié)構(gòu)實現(xiàn),且LNA采用級間電感、并聯(lián)峰化電感以及電流注入等技術(shù)來拓展帶寬并降低噪聲等。當LNA被旁路時,高線性度的下混頻器直接接入信號通路,其利用T型匹配網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)寬帶阻抗匹配。后者則主要基于正-負反饋結(jié)構(gòu)實現(xiàn),且LNA以電容交叉耦合形式的電流源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電感,節(jié)省了芯片面積,并通過切換負載阻抗的方式來實現(xiàn)高增益和高線性度的模式轉(zhuǎn)換,而下混頻器結(jié)合動態(tài)電流注入技術(shù)改善了噪聲性能。針對發(fā)射機前端處理的信號幅度較大的特點,射頻發(fā)射前端電路采用3.3V MOS管來提高線性度和擊穿電壓。其中,上混頻器采用源退化電感與柵源簡并電容結(jié)合的方式來實現(xiàn)輸入窄帶匹配和高線性度;驅(qū)動放大器選擇偽差分的cascode結(jié)構(gòu)來保證電路的線性度和穩(wěn)定性。所設(shè)計的射頻收發(fā)機前端均能工作在預期的1.3~2.3GHz頻帶且取得預期的性能。旁路式射頻接收前端的芯片面積為3.61mm~2,后仿真結(jié)果表明:S_(11)-10.1dB、S_(22)-12.7dB,NF4.3dB,增益20.3dB/2dB兩檔可調(diào),低增益模式下的IP_(1dB)-9.64dBm;負載切換式射頻接收前端的芯片面積為1.16mm~2,后仿真結(jié)果表明:S_(11)-11.5dB、S_(22)-10.4dB,NF4.83dB,增益20dB/4.78dB兩檔可調(diào),低增益模式下的IP_(1dB)-10dBm。射頻發(fā)射前端的芯片面積為0.83mm~2,后仿真結(jié)果表明:S_(11)-11dB,S_(22)-10dB,增益大于10dB,IP_(1dB)-8.61dBm,OP_(1dB)5.02dBm。
【圖文】：

電大學碩士研究生學位論文 第三章 L、S 波段射頻接收機前端電路的研究 電容交叉耦合型 LNA 的仿真CCC-LNA 的電路設(shè)計基于 0.18μmRFCMOS 工藝庫以及標準 PVT 環(huán)境（溫度 27壓 1.8V、tt 工藝角）。本節(jié)對 LNA 的 S 參數(shù)、噪聲系數(shù)和線性度進行了仿真。由圖 3.6（a）可知，在 1.3GHz 到 2.3GHz 的頻帶范圍內(nèi)，S11小于-11dB。而為了匹配到 50 歐姆的下混頻器，LNA 的輸出端加了源跟隨器結(jié)構(gòu)的輸出緩沖，仿真望頻帶內(nèi)，S22小于-11dB。因此，LNA 具有良好的輸入輸出匹配特性。功率增益很高的平坦度，最高為 20dB；S12為反向隔離度，小于-53dB，說明 LNA 具有較離度。由圖 3.6（b）可以看出，NF 在期望頻帶內(nèi)小于 2.9dB，且在 1.6GHz 處，L最小的 NF 2.67dB。

S22小于-11dB。因此，LNA 具有良好的輸入輸出匹配特性。功率增益很高的平坦度，最高為 20dB；S12為反向隔離度，小于-53dB，說明 LNA 具有較好離度。由圖 3.6（b）可以看出，NF 在期望頻帶內(nèi)小于 2.9dB，且在 1.6GHz 處，LN最小的 NF 2.67dB。（a） （b）圖 3. 6 CCC-LNA 的 S 參數(shù)和 NF 的前仿真：（a）S 參數(shù)，（b）NF圖 3.7 給出了 LNA 的 IP1dB和 IIP3 的前仿真結(jié)果，其中 IP1dB為-22dBm，IIP3 為-11d
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN830;TN850;TN773

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本文編號：2612200