本文關(guān)鍵詞：導(dǎo)航接收機中可變增益放大器的研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 導(dǎo)航接收機 自動增益控制 可變增益放大器 線性度

【摘要】：隨著我國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的大力建設(shè)與發(fā)展,國內(nèi)市場對應(yīng)用于北斗導(dǎo)航終端射頻芯片的需求愈來愈強烈,高性能接收機亦成為如今的研究熱點。由于射頻信號功率具有很大的動態(tài)范圍,電路中需要自動增益控制電路(automatic gain control,AGC)根據(jù)接收信號的強度調(diào)節(jié)接收機鏈路的增益,保證輸出信號基本為一個恒定功率,再送到給后級電路模塊進行處理,所以AGC電路是射頻接收機中必不可少的一個模塊。AGC電路中的核心模塊是可變增益放大器(variable gain amplifier,VGA),VGA的性能優(yōu)劣直接決定著AGC環(huán)路的環(huán)路穩(wěn)定時間以及接收機的輸入信號動態(tài)范圍。隨著無線通訊技術(shù)和CMOS工藝的不斷發(fā)展,對VGA的要求也越來越高,所以對于VGA的研究與設(shè)計具有很重要的意義。本文設(shè)計了一種應(yīng)用于我國衛(wèi)星導(dǎo)航接收機中的可變增益放大器,該可變增益放大器電路采用數(shù)字可變增益放大器結(jié)構(gòu),具體電路可分為兩部分:增益粗調(diào)級和增益細調(diào)級。在增益粗調(diào)級可變增益放大器中,共有四個固定增益放大器(fixed gain amplifier,FGA),每個固定增益放大器的增益固定且相同,均為14d B,這四個固定增益放大器子級電路通過交流耦合的方式進行級聯(lián),并由4位數(shù)字控制信號S[3:0]控制開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷,可以實現(xiàn)0dB~56dB的增益范圍,粗調(diào)增益步長為14dB;細調(diào)級電路采用閉環(huán)可變反饋電阻可變增益放大器結(jié)構(gòu)實現(xiàn),通過3位數(shù)字控制信號T[2:0]控制反饋電阻,可以實現(xiàn)0dB~14dB的增益范圍,細調(diào)增益步長為2dB。所以,本論文所設(shè)計的可變增益放大器最終可以實現(xiàn)0~70dB的增益范圍,增益步長為2dB。論文采用TSMC0.18μmRF CMOS工藝進行了電路原理圖設(shè)計、版圖設(shè)計以及后仿真。前仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的可變增益放大器的增益范圍為0.23dB~69.43d B;0dB增益時的輸入三階互調(diào)點IIP3為37.2dBm,70d B增益時的三階互調(diào)點IIP3為-27.98dBm;0dB增益時噪聲系數(shù)NF為39.29dB,70d B增益時噪聲系數(shù)NF為26.84d B;4MHz時的總諧波失真結(jié)果為0.137%@0dB、0.168%@70d B,最大增益時消耗電流3.11mA。后仿真結(jié)果表明,該可變增益放大器的增益范圍為0.06dB~68.69dB;0d B增益時的輸入三階互調(diào)點IIP3為37.13dBm,70dB增益時的三階互調(diào)點IIP3為-37.64d Bm;0dB增益時噪聲系數(shù)NF為59.1dB,70dB增益時噪聲系數(shù)NF為39.5dB。上述實驗結(jié)果表明,本論文所設(shè)計的可變增益放大器滿足設(shè)計要求,適用于我國衛(wèi)星導(dǎo)航接收機。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)航接收機 自動增益控制 可變增益放大器 線性度
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN722;TN967.1;TN965.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號對照表12-13
• 縮略語對照表13-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)概述16
• 1.2 可變增益放大器概述16-18
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢18-20
• 1.4 研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排20-22
• 第二章 可變增益放大器的設(shè)計基礎(chǔ)22-48
• 2.1 射頻接收機概述22-26
• 2.1.1 超外差接收機22-24
• 2.1.2 零中頻接收機24-26
• 2.1.3 低中頻接收機26
• 2.2 自動增益控制（AGC）電路概述26-31
• 2.2.1 AGC的基本原理27
• 2.2.2 AGC的分類27-29
• 2.2.3 AGC的主要性能指標29-31
• 2.3 可變增益放大器（VGA）性能31-37
• 2.3.1 增益控制動態(tài)范圍和增益步長32
• 2.3.2 線性度32-35
• 2.3.3 噪聲35-36
• 2.3.4 -3dB帶寬36-37
• 2.4 可變增益放大器的分類37-46
• 2.4.1 模擬控制VGA37-44
• 2.4.2 數(shù)字控制VGA44-46
• 2.5 本章小結(jié)46-48
• 第三章 可變增益放大器的電路設(shè)計48-78
• 3.1 VGA的設(shè)計指標及拓撲結(jié)構(gòu)48-51
• 3.1.1 VGA的性能指標48-50
• 3.1.2 VGA的整體拓撲結(jié)構(gòu)50-51
• 3.2 VGA的增益粗調(diào)級的設(shè)計51-58
• 3.2.2 固定增益放大器的設(shè)計和仿真52-55
• 3.2.3 級聯(lián)耦合方式55-57
• 3.2.4 粗調(diào)級的仿真57-58
• 3.3 VGA的增益細調(diào)級的設(shè)計58-68
• 3.3.2 核心放大器的設(shè)計與仿真60-64
• 3.3.3 單位增益緩沖器的設(shè)計64-66
• 3.3.4 細調(diào)級的仿真66-68
• 3.4 其它模塊的設(shè)計68-72
• 3.4.1 比較器的設(shè)計68-69
• 3.4.2 譯碼電路的設(shè)計69-72
• 3.5 VGA整體的性能仿真及分析72-76
• 3.5.1 VGA整體幅頻特性72-74
• 3.5.2 VGA的線性度特性74
• 3.5.3 VGA噪聲系數(shù)的仿真74-75
• 3.5.4 THD仿真75-76
• 3.6 本章小結(jié)76-78
• 第四章 可變增益放大器的版圖設(shè)計及后仿真78-86
• 4.1 版圖設(shè)計概要78-80
• 4.2 VGA的版圖設(shè)計與后仿真80-84
• 4.2.1 VGA電路的版圖80-82
• 4.2.2 VGA幅頻特性后仿真82-83
• 4.2.3 VGA線性度后仿真83
• 4.2.4 VGA噪聲系數(shù)后仿真83-84
• 4.2.5 VGA后仿真結(jié)果小結(jié)84
• 4.3 本章小結(jié)84-86
• 第五章 總結(jié)與展望86-88
• 5.1 總結(jié)86
• 5.2 展望86-88
• 參考文獻88-92
• 致謝92-94
• 作者簡介94-95

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本文編號：1051929