6.3-6.8GHz射頻收發(fā)前端芯片的設(shè)計(jì)
本文關(guān)鍵詞:6.3-6.8GHz射頻收發(fā)前端芯片的設(shè)計(jì)
更多相關(guān)文章: 未來5G通信 射頻收發(fā)前端 噪聲抵消結(jié)構(gòu) 混頻器 雙轉(zhuǎn)單驅(qū)動(dòng)放大器 射頻可變?cè)鲆娣糯笃?/b>
【摘要】:對(duì)于未來5G通信來說,除了使用傳統(tǒng)上的低于6GHz的移動(dòng)通信授權(quán)型無線頻譜資源以外,還將有望開發(fā)并拓展使用6~100 GHz頻段的無線頻譜資。本次設(shè)計(jì)把頻段定在6.3-6.8GHz,在對(duì)比幾種常用收發(fā)機(jī)架構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)之后選取了零中頻收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu),并確定了收發(fā)前端的設(shè)計(jì)指標(biāo)。其中射頻接收前端包括低噪聲放大器(LNA)和下混頻器(Mixer).射頻發(fā)射前端包括驅(qū)動(dòng)放大器(DA)、射頻可變?cè)鲆娣糯笃?RFPGA)和上混頻器(Mixer),根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求明確了各個(gè)子單元電路的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)設(shè)計(jì)需要,低噪聲放大器需要實(shí)現(xiàn)單轉(zhuǎn)雙功能,在比較幾種常用低噪聲放大器結(jié)構(gòu)后,本文設(shè)計(jì)采用單轉(zhuǎn)雙噪聲抵消技術(shù)的LNA,并在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,引入正反饋技術(shù)和電流復(fù)用技術(shù)提高增益降低噪聲,以及添加了平衡Bufffer電路來改善電路輸出差分性能。為了提高下混頻器的線性度和降低閃爍噪聲,本文選用了無源混頻器結(jié)構(gòu),并根據(jù)設(shè)計(jì)要求,對(duì)混頻的開關(guān)對(duì)電路和中頻放大器電路以及本振Buffer電路作了詳細(xì)的分析。混頻器為I/Q正交混頻器,包括四路開關(guān)對(duì)電路和兩個(gè)全差分中頻放大器;電路輸出信號(hào)1dB帶寬大于250MHz;輸入線性度P1dB大于-5dBm。驅(qū)動(dòng)放大器的設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)差分轉(zhuǎn)單端的功能,并且輸出功率大于6dBm,本文設(shè)計(jì)的DA電路分為兩級(jí):差分轉(zhuǎn)單端電路級(jí)和輸出驅(qū)動(dòng)電路級(jí)。為了提高線性度和帶寬以及減小芯片面積,輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)電路采用推挽反相器結(jié)構(gòu);差分轉(zhuǎn)單端電路中添加了一個(gè)小電感來平衡6.3-6.8GHz頻段的相位和幅度。本設(shè)計(jì)采用2.5V電壓供電來實(shí)現(xiàn)電路線性度的要求,晶體管選用厚柵氧化層管。射頻可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑O(shè)計(jì)采用全差分Cascode放大器結(jié)構(gòu),在輸入端合理控制偏置電壓,來提高電路的線性度;通過控制信號(hào)電流在共柵晶體管的流向來改變電路的增益,增益0-10dB可調(diào),增益調(diào)節(jié)的同時(shí)不會(huì)影響電路輸入級(jí)的匹配和線性度指標(biāo)。上混頻器采用全差分形式的I/Q正交調(diào)制結(jié)構(gòu),它包括了兩個(gè)雙平衡Gilbert單元混頻器,并采用帶中間抽頭的差分電感作為負(fù)載;輸入信號(hào)偏置電壓實(shí)現(xiàn)片內(nèi)可調(diào)節(jié);本振端的偏置電壓采用動(dòng)態(tài)自適應(yīng)偏置電路來實(shí)現(xiàn);為了擴(kuò)展帶寬,電感負(fù)載上可以并聯(lián)一個(gè)電阻。本文設(shè)計(jì)的射頻接收前端芯片和射頻發(fā)射前端芯片,完成了版圖設(shè)計(jì)、仿真、流片以及接收前端芯片的測(cè)試,芯片采用TSMC 0.13um CMOS工藝流片。射頻接收前端芯片測(cè)試結(jié)果表明:在6.3-6.8GHz頻段內(nèi)S11-10dB;增益19-31dB可調(diào);中頻輸出1.5dB帶寬350MHz;輸入1dB壓縮點(diǎn)大于-20dBm,輸入三階截點(diǎn)(IIP3)大于-10dBm;噪聲系數(shù)(NF)小于4dB;輸出正交性能良好。對(duì)于射頻發(fā)射前端芯片的后仿真結(jié)果表明:輸出P1dB大于7dBm,OIP3大于20dBm;最大增益26dB,有10dB可調(diào)范圍;1.5dB帶寬大于500MHz。
【關(guān)鍵詞】:未來5G通信 射頻收發(fā)前端 噪聲抵消結(jié)構(gòu) 混頻器 雙轉(zhuǎn)單驅(qū)動(dòng)放大器 射頻可變?cè)鲆娣糯笃?/strong>
【學(xué)位授予單位】:東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:TN859;TN402
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第一章 緒論10-14
- 1.1 研究背景10-11
- 1.2 論文研究?jī)?nèi)容及意義11-13
- 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)13-14
- 第二章 無線通信射頻收發(fā)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)14-24
- 2.1 射頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)14-16
- 2.1.1 超外差接收機(jī)14-15
- 2.1.2 低中頻接收機(jī)15
- 2.1.3 零中頻接收機(jī)15-16
- 2.2 射頻發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)16-18
- 2.2.1 超外差發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)16-17
- 2.2.2 零中頻發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)17-18
- 2.3 射頻收發(fā)前端系統(tǒng)指標(biāo)18-21
- 2.3.1 接收前端系統(tǒng)指標(biāo)18-20
- 2.3.2 發(fā)射前端系統(tǒng)指標(biāo)20-21
- 2.4 射頻收發(fā)前端指標(biāo)要求設(shè)定21-22
- 2.5 本章小結(jié)22-24
- 第三章 6.3-6.8GHz低噪聲放大器的設(shè)計(jì)24-38
- 3.1 MOSFET噪聲模型24-25
- 3.2 低噪聲放大器結(jié)構(gòu)分析25-28
- 3.2.1 噪聲抵消技術(shù)25-26
- 3.2.2 噪聲抵消電路26-28
- 3.3 6.3-6.8GHz低噪聲放大器設(shè)計(jì)28-33
- 3.3.1 LNA電路設(shè)計(jì)指標(biāo)29
- 3.3.2 噪聲抵消電路設(shè)計(jì)29-31
- 3.3.3 正反饋技術(shù)和電流復(fù)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析31-32
- 3.3.4 增益控制單元和輸出平衡Buffer設(shè)計(jì)32-33
- 3.3.5 器件選擇33
- 3.4 低噪聲放大器版圖設(shè)計(jì)和后仿真結(jié)果33-37
- 3.4.1 LNA版圖設(shè)計(jì)33-34
- 3.4.2 LNA的后仿真結(jié)果34-37
- 3.5 本章小結(jié)37-38
- 第四章 6.3-6.8GHz下混頻器的設(shè)計(jì)38-52
- 4.1 混頻器工作原理38-39
- 4.2 下混頻器性能指標(biāo)39-40
- 4.3 無源混頻器結(jié)構(gòu)分析40-42
- 4.4 6.3-6.8GHz無源混頻器設(shè)計(jì)42-46
- 4.4.1 無源開關(guān)對(duì)設(shè)計(jì)43-44
- 4.4.2 本振驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)44-45
- 4.4.3 可調(diào)增益中頻放大器電路設(shè)計(jì)45-46
- 4.5 混頻器版圖設(shè)計(jì)和后仿真結(jié)果46-51
- 4.5.1 版圖設(shè)計(jì)46
- 4.5.2 后仿真結(jié)果46-51
- 4.6 本章小結(jié)51-52
- 第五章 發(fā)射前端驅(qū)動(dòng)放大器的設(shè)計(jì)52-66
- 5.1 驅(qū)動(dòng)放大器基本原理52-58
- 5.1.1 阻抗匹配52-54
- 5.1.2 驅(qū)動(dòng)放大器性能指標(biāo)54-55
- 5.1.3 驅(qū)動(dòng)放大器電路結(jié)構(gòu)選取55-58
- 5.2 驅(qū)動(dòng)放大器電路設(shè)計(jì)58-62
- 5.2.1 雙轉(zhuǎn)單電路單元設(shè)計(jì)59-60
- 5.2.2 輸出驅(qū)動(dòng)放大器電路單元設(shè)計(jì)60-62
- 5.3 版圖和后仿真結(jié)果62-64
- 5.3.1 版圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)62-63
- 5.3.2 驅(qū)動(dòng)放大器后仿真結(jié)果63-64
- 5.4 本章小結(jié)64-66
- 第六章 射頻可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑O(shè)計(jì)66-74
- 6.1 可變?cè)鲆娣糯笃鹘Y(jié)構(gòu)66-67
- 6.1.1 基于模擬乘法器的可變?cè)鲆娣糯笃?/span>66-67
- 6.1.2 基于可編程負(fù)載的可變?cè)鲆娣糯笃?/span>67
- 6.2 射頻可變?cè)鲆娣糯笃髟O(shè)計(jì)67-70
- 6.2.1 Cascode結(jié)構(gòu)放大器設(shè)計(jì)68-69
- 6.2.2 增益調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì)69-70
- 6.2.3 偏置控制電路設(shè)計(jì)70
- 6.3 射頻可變?cè)鲆娣糯笃靼鎴D設(shè)計(jì)和后仿真結(jié)果70-72
- 6.3.1 電路版圖設(shè)計(jì)70-71
- 6.3.2 電路后仿真結(jié)果71-72
- 6.4 本章小結(jié)72-74
- 第七章 上混頻器的設(shè)計(jì)74-81
- 7.1 有源混頻器的基本分析74-76
- 7.1.1 單平衡混頻器74-75
- 7.1.2 雙平衡混頻器75-76
- 7.2 上混頻器的設(shè)計(jì)76-78
- 7.2.1 上混頻器跨導(dǎo)級(jí)電路設(shè)計(jì)76-77
- 7.2.2 上混頻器開關(guān)級(jí)電路設(shè)計(jì)77
- 7.2.3 上混頻器偏置電路設(shè)計(jì)77-78
- 7.3 上混頻器的版圖設(shè)計(jì)和后仿真結(jié)果分析78-80
- 7.3.1 電路版圖設(shè)計(jì)78-79
- 7.3.2 上混頻器仿真結(jié)果分析79-80
- 7.4 本章小結(jié)80-81
- 第八章 射頻收發(fā)前端級(jí)聯(lián)及芯片測(cè)試81-90
- 8.1 射頻收發(fā)前端級(jí)聯(lián)問題分析81-83
- 8.1.1 襯底串?dāng)_81-82
- 8.1.2 鍵合線寄生效應(yīng)82
- 8.1.3 級(jí)間匹配和耦合方式82
- 8.1.4 電壓和地的隔離設(shè)計(jì)82-83
- 8.2 接收前端和發(fā)射前端版圖設(shè)計(jì)83-84
- 8.3 芯片鍵合PCB設(shè)計(jì)84-85
- 8.4 射頻接收前端芯片測(cè)試85-89
- 8.4.1 射頻接收前端增益和帶寬測(cè)試85-86
- 8.4.2 射頻接收前端線性度測(cè)試86-88
- 8.4.3 射頻接收前端噪聲系數(shù)測(cè)試88-89
- 8.4.4 射頻接收前端正交輸出波形測(cè)試89
- 8.5 本章小結(jié)89-90
- 第九章 總結(jié)與展望90-92
- 9.1 總結(jié)90-91
- 9.2 展望91-92
- 致謝92-94
- 參考文獻(xiàn)94-98
- 作者簡(jiǎn)介98
【相似文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 史東洋;;有線數(shù)字電視傳播前端系統(tǒng)的組成與調(diào)試[J];家電檢修技術(shù);2008年22期
2 陶永峰;;前端系統(tǒng)故障維修[J];西部廣播電視;2006年03期
3 徐先榮;孫安源;;如何提高廣播電視前端系統(tǒng)播出信號(hào)質(zhì)量[J];中國(guó)傳媒科技;2013年02期
4 ;前端系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)校[J];有線電視技術(shù);1995年05期
5 朱永宏;全國(guó)有線廣電監(jiān)測(cè)網(wǎng)地市前端系統(tǒng)技術(shù)[J];有線電視技術(shù);2004年18期
6 夏金法;我縣有線電視臺(tái)前端系統(tǒng)的維護(hù)[J];西部廣播電視;2005年07期
7 ;北京歌華有線新總前端技術(shù)系統(tǒng)[J];廣播與電視技術(shù);2010年08期
8 何書春;;淺談廣播電視前端系統(tǒng)的雷電防護(hù)[J];西部廣播電視;2006年06期
9 易秀芳;;廣播電臺(tái)播出前端系統(tǒng)改進(jìn)方案設(shè)想[J];中國(guó)有線電視;2008年04期
10 康健偉;;數(shù)據(jù)集中工程前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J];中小企業(yè)管理與科技(下旬刊);2009年05期
中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條
1 易湘軍;;DAB前端系統(tǒng)構(gòu)架淺談[A];中國(guó)新聞技術(shù)工作者聯(lián)合會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(中)[C];2008年
2 易湘軍;;DAB前端系統(tǒng)構(gòu)架淺談[A];2009中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)影視技術(shù)文集[C];2010年
3 葉宇煌;陳俊;黃小玉;;Ku波段超近程雷達(dá)前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A];2007年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集(下冊(cè))[C];2007年
4 陽明;吳明遠(yuǎn);;2~18GHz寬帶集成微波前端[A];2001年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集[C];2001年
5 惠力;唐高弟;李中云;;LTCC多路選通毫米波接收前端技術(shù)研究[A];2011年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集(下冊(cè))[C];2011年
中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條
1 南天電子信息產(chǎn)業(yè)股份公司;南天金融行業(yè)前端系統(tǒng)解決方案[N];計(jì)算機(jī)世界;2004年
2 湖北省農(nóng)村信用社網(wǎng)絡(luò)信息中心 劉建鴻;新一代銀行網(wǎng)點(diǎn)前端系統(tǒng)[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2013年
3 ;為電信企業(yè)打造“標(biāo)準(zhǔn)化前端”[N];中國(guó)電子報(bào);2007年
4 伊佳;條條大路通IPTV[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2006年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條
1 李鳴;毫米波頻率步進(jìn)雷達(dá)前端關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2007年
2 紀(jì)帆;高功率激光器前端系統(tǒng)關(guān)鍵物理問題與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 王悅;基于Extjs4的Web前端框架設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年
2 李浩;6.3-6.8GHz射頻收發(fā)前端芯片的設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2016年
3 車勝光;Ku波段接收前端研究[D];電子科技大學(xué);2016年
4 閻鑫;智能電視前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華中科技大學(xué);2012年
5 沈夢(mèng)魁;線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)集成技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年
6 張志建;嵌入式電子警察前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年
7 陳文聰;車聯(lián)網(wǎng)前端系統(tǒng)研制[D];浙江大學(xué);2012年
8 張麗秋;郵政金融前端系統(tǒng)處理流程優(yōu)化研究[D];吉林大學(xué);2006年
9 何鏡文;廣東省專業(yè)鎮(zhèn)信息服務(wù)平臺(tái)前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2013年
10 李毅響;毫米波集成接收前端[D];電子科技大學(xué);2013年
,本文編號(hào):556428
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/556428.html