本文關鍵詞：0.7-7GHz寬帶射頻芯片接收前端的研究與設計　出處：《東南大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 寬帶 射頻接收前端 低噪聲放大器 混頻器 反饋 噪聲抵消

【摘要】：當今無線通信市場迅速增加,涌現(xiàn)了多種無線通信標準,適用于多標準、多頻段的芯片成為一個重要的研究方向。0.7-7GHz覆蓋IMT-A的各個備選頻段同時也兼容部分UWB標準頻段。本文對應用于0.7-7GHz的寬帶射頻芯片接收前端進行了研究與設計,其中包括0.7-7GHz低噪聲放大器(LNA)和寬帶混頻器(Mixer)。首先,基于電阻并聯(lián)反饋結構,本文設計了應用于0.7-7GHz的寬帶低噪聲放大器。采用自偏置電阻反饋結構實現(xiàn)寬帶輸入匹配;應用并聯(lián)峰化技術和負反饋技術擴展LNA帶寬;選擇帶有峰化電感的PMOS晶體管作負載提高電路高頻處的增益,進一步擴展LNA帶寬;采用兩級峰化結構負載的共源放大器級聯(lián)使得LNA在0.7-7GHz范圍內(nèi)的增益保持平坦,同時在整個頻帶范圍內(nèi)保持足夠低的噪聲系數(shù)。設計了測試 PCB 板并完成測試,測試結果良好:2.5dBNF3.1dB,25dBS2127dB,-15dBS11-9.8dB,-33dBS22-6.4dB,IPidB-26dBm,IIP3-1 5dBm。其次,基于噪聲抵消技術原理,本文設計了應用于0.7-7GHz的噪聲抵消低噪聲放大器。采用負反饋技術來實現(xiàn)寬帶輸入匹配;應用噪聲抵消技術實現(xiàn)噪聲抵消,改善LNA的噪聲性能,同時實現(xiàn)單端轉差分的轉換;利用電流復用技術提高輸入跨導,提高環(huán)路增益,改善噪聲系數(shù),緩解了低電源電壓的限制;應用前饋噪聲抵消技術進一步改善噪聲系數(shù);輸出采用交叉耦合的平衡Buffer來提高差分性能。后仿真結果顯示,增益可達 19.5dB,NF2.34dB,S11-11dB,S22-12dB,IP1dB-18.2dBm。隨后,本文設計了一種寬帶電壓型無源混頻器,包括無源開關對、本振驅動電路和增益可調(diào)中頻放大器。合理設計無源開關對的尺寸和偏置狀態(tài)可以提高混頻器的線性度和噪聲性能;采用本振驅動電路對本振信號進行放大,改善開關管的工作狀態(tài),提高線性度和噪聲性能,同時有一定的隔離作用,減少本振泄露;增益可調(diào)中頻放大器具有可變增益和低通濾波的功能。該無源下混頻器的中頻帶寬為300MHz,轉換增益兩檔可調(diào)(10dB/4dB),NF(DSB)10dB,IP1dB-7.9dBm。最后,本文基于0.7-7GHz寬帶低噪聲放大器和寬帶無源混頻器,完成了 0.7-7GHz寬帶射頻接收前端的設計,并完成了版圖設計和后仿真。射頻接收前端的仿真結果表明:在0.7-7GHz頻段內(nèi)S11-10.58dB,輸入匹配良好;增益34/40dB兩檔可調(diào);中頻輸出帶寬300MHz;IP1dB-36.7dBm;IIP3-28.6dBm;NF4dB。后仿真結果滿足設計指標且已提交流片。
[Abstract]:Nowadays, the market of wireless communication is increasing rapidly. Many kinds of wireless communication standards have emerged. It is an important research direction to apply to multi standard and multi band chips. The various alternative bands of 0.7-7GHz that cover the IMT-A are also compatible with some of the UWB standard bands. The receiver front-end of the wideband RF chip for 0.7-7GHz is studied and designed in this paper, including 0.7-7GHz low noise amplifier (LNA) and broadband mixer (Mixer). First, based on the resistance parallel feedback structure, this paper designs a broadband low noise amplifier applied to 0.7-7GHz. Since the implementation of broadband input matching bias resistor feedback structure; application of shunt peaking technology and negative feedback technology to extend the bandwidth of LNA; select PMOS transistor with peaking inductor for high frequency circuit load to improve the gain, further expansion of LNA bandwidth; cascaded common source amplifier using two peak load structure makes the LNA in the range of 0.7-7GHz the gain remain flat while keeping the noise coefficient is low enough in the whole frequency range. Design the test PCB board and complete the test, the test results are good: 2.5dBNF3.1dB, 25dBS2127dB, -15dBS11-9.8dB, -33dBS22-6.4dB, IPidB-26dBm, IIP3-1 5dBm. Secondly, based on the principle of noise cancellation, a noise canceling low noise amplifier used in 0.7-7GHz is designed. Using negative feedback technology to realize wideband input matching; realization of Noise Cancellation Application noise cancellation technology, to improve the noise performance of the LNA, and realize the conversion of single ended to differential; improve the input transconductance using current reuse technique, improve loop gain, improve the noise coefficient, alleviate the low supply voltage limit; further improve the noise coefficient by feedforward noise cancellation technology; balance Buffer output by cross coupling to improve the performance of differential. The simulation results show that the gain can reach 19.5dB, NF2.34dB, S11-11dB, S22-12dB, IP1dB-18.2dBm. Then, a broadband voltage type passive mixer is designed, including passive switch pair, local oscillator drive circuit and gain adjustable intermediate frequency amplifier. Reasonable design of passive switch size and bias can improve the linearity and noise performance of the mixer; the vibration driving circuit to amplify the vibration signal, the switch to improve working condition, improve the linearity and noise performance, and the effect of isolation, reduce the local oscillator leakage; adjustable gain amplifier with intermediate frequency variable gain and low pass filter function. The middle frequency bandwidth of the passive mixer is 300MHz, the conversion gain two gear adjustable (10dB/4dB), NF (DSB) 10dB, IP1dB-7.9dBm. Finally, based on the 0.7-7GHz broadband LNA and the broadband passive mixer, the design of the 0.7-7GHz broadband RF receiver front end is completed, and the layout design and post simulation are completed. The simulation results of RF receiver front-end show that: in the 0.7-7GHz band, S11-10.58dB input match well; gain 34/40dB two files can be adjusted; if output bandwidth 300MHz; IP1dB-36.7dBm; IIP3-28.6dBm; NF4dB. After the simulation results meet the design specifications and has been submitted to the.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN92;TN851

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本文編號：1343964