本文關鍵詞：L波段高動態(tài)范圍接收機前端的研究與實現(xiàn)　出處：《北京理工大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 全球導航衛(wèi)星系統(tǒng) L波段 導航接收機 射頻前端 互補金屬氧化物半導體 動態(tài)范圍 信號干擾 低噪聲放大器 導數疊加 電壓模無源混頻器 本振信號波形

【摘要】：全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)是重要的空間信息基礎設施,涉及多門學科領域,應用范圍正在逐步擴展到國民經濟的方方面面。工作在L波段的導航接收機射頻前端是應用在導航衛(wèi)星系統(tǒng)中的一個重要組成部分,其性能和集成度將在很大程度上決定導航衛(wèi)星系統(tǒng)的使用條件和應用范圍�；贑MOS工藝實現(xiàn)的L波段接收機前端芯片有著提高接收機集成度、降低系統(tǒng)成本等優(yōu)勢,但同時由于導航接收機的應用特點,射頻前端芯片必須保證盡可能高的動態(tài)范圍以抑制外界人為或非人為情況下的電磁信號干擾,這一要求的提出對射頻前端芯片的研究和實現(xiàn)提出了嚴苛的挑戰(zhàn)。本文正是應對這一挑戰(zhàn),對基于CMOS工藝下的高動態(tài)范圍L波段接收機射頻前端進行相應的研究和實現(xiàn)。本文在對研究背景和以往的研究進展進行簡單概述后,分析得出對于L波段接收機射頻前端芯片的研究,以往只是將基于CMOS工藝進行整體實現(xiàn)作為難點,而當前已經過渡到提高射頻前端中各關鍵模塊的關鍵指標上。這其中就包括對射頻前端各模塊動態(tài)范圍的深入研究。本文所采用的研究方法結合了自頂向下和自底向上的研究過程。文章先對射頻前端的整體結構及指標進行分析,確定了希望達到的系統(tǒng)總指標,進而將研究重點放在了對射頻前端內各關鍵模塊動態(tài)范圍性能的分析與設計上,并進一步延伸到各有源或無源器件的具體設計方法。最后對各關鍵模塊進行設計和優(yōu)化,并分別進行流片驗證后將各模塊連成整體射頻前端,完成高動態(tài)范圍的系統(tǒng)指標。文章主要對射頻前端中低噪聲放大器、混頻器和中頻放大器等關鍵模塊的關鍵性能進行了詳細的研究。在對低噪聲放大器電路的研究中,本文先介紹了以往高線性度低噪聲放大器電路使用的導數疊加原理,并在此基礎上對設計方法進行了優(yōu)化,通過更高階的導數確定電路偏置點,令電路的三階導數可以更好的相互疊加。使用這種方法可以在更高的輸入功范圍下保持導數疊加法的有效性,并且并不會對其他性能造成惡化。這種優(yōu)化方法的結果是令射頻前端可以承受更強的外界干擾信號。之后本文使用新方法分別在90nm和180 nm CMOS工藝下進行了電路和版圖的設計。之后,本文對混頻器和中頻放大器模塊也分別進行了研究。在對混頻器電路按多種方法進行分類介紹后,選定了電壓模驅動的無源混頻器結構進行設計。之后更進一步對該類型混頻器在不同本振波形下的工作狀態(tài)進行了深入分析,相較以往的研究成果進行了更貼合實際電路工作情況的研究,并最終創(chuàng)新性的選取了高偏置高占空比的本振信號波形以最優(yōu)化混頻器電路的線性度。此外,本文對中頻放大器的電路設計過程也進行了詳細介紹,并分析了其中運算放大器的工作穩(wěn)定性。之后本文對這兩個模塊同樣基于180 nm CMOS工藝進行了電路和版圖的設計。最后,本文對設計的各模塊電路均進行了流片和測試驗證,測試結果符合分析與仿真中得到的結果,證明了電路和版圖設計及優(yōu)化過程的有效性,提高了射頻前端中各關鍵模塊的噪聲和線性度性能。同時,文章根據各模塊電路的設計方法將射頻前端進行了芯片集成,集成后的射頻前端有著在外界強干擾信號下也能夠正常工作的性能,同時具有更高的動態(tài)范圍。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN965.5

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 吳海玲;李作虎;劉暉;張明;;衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際標準工作的現(xiàn)狀分析與對策研究[J];地理信息世界;2014年06期

2 冉承其;;北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)運行與發(fā)展[J];衛(wèi)星應用;2014年08期

3 張婷;魏鋼;李洪力;;GNSS接收機的發(fā)展概況[J];電子世界;2013年23期

4 孟德超;張成;周春媛;閆娜;談熙;閔昊;;應用于軟件無線電接收機中的無源下變頻混頻器[J];固體電子學研究與進展;2011年02期

5 莊海孝;馬成炎;葉甜春;;一款應用于GPS接收機的抗失配零中頻混頻器[J];固體電子學研究與進展;2010年04期

6 謝學剛;馮曉星;王新安;;用于UHF RFID的高線性度LNA的設計[J];微電子學;2010年05期

7 李柏渝;伍俊;李蓬蓬;周力;歐鋼;;大動態(tài)范圍抗干擾導航接收機AGC電路性能分析與優(yōu)化設計[J];微波學報;2010年S1期

8 張雙成;王利;黃觀文;;全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS最新進展及帶來的機遇和挑戰(zhàn)[J];工程勘察;2010年08期

9 王自強;池保勇;王志華;;CMOS寬帶可變增益放大器[J];半導體學報;2005年12期

10 楊川,王永生,萬天才,范麟;GPS衛(wèi)星導航接收機RF電路的設計[J];微電子學;2005年01期

，

本文編號：1317402