發(fā)布時(shí)間：2017-12-21 22:24

  本文關(guān)鍵詞：L波段高動(dòng)態(tài)范圍接收機(jī)前端的研究與實(shí)現(xiàn)　出處：《北京理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)是重要的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施,涉及多門學(xué)科領(lǐng)域,應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)展到國民經(jīng)濟(jì)的方方面面。工作在L波段的導(dǎo)航接收機(jī)射頻前端是應(yīng)用在導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,其性能和集成度將在很大程度上決定導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的使用條件和應(yīng)用范圍�；贑MOS工藝實(shí)現(xiàn)的L波段接收機(jī)前端芯片有著提高接收機(jī)集成度、降低系統(tǒng)成本等優(yōu)勢,但同時(shí)由于導(dǎo)航接收機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn),射頻前端芯片必須保證盡可能高的動(dòng)態(tài)范圍以抑制外界人為或非人為情況下的電磁信號(hào)干擾,這一要求的提出對(duì)射頻前端芯片的研究和實(shí)現(xiàn)提出了嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。本文正是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),對(duì)基于CMOS工藝下的高動(dòng)態(tài)范圍L波段接收機(jī)射頻前端進(jìn)行相應(yīng)的研究和實(shí)現(xiàn)。本文在對(duì)研究背景和以往的研究進(jìn)展進(jìn)行簡單概述后,分析得出對(duì)于L波段接收機(jī)射頻前端芯片的研究,以往只是將基于CMOS工藝進(jìn)行整體實(shí)現(xiàn)作為難點(diǎn),而當(dāng)前已經(jīng)過渡到提高射頻前端中各關(guān)鍵模塊的關(guān)鍵指標(biāo)上。這其中就包括對(duì)射頻前端各模塊動(dòng)態(tài)范圍的深入研究。本文所采用的研究方法結(jié)合了自頂向下和自底向上的研究過程。文章先對(duì)射頻前端的整體結(jié)構(gòu)及指標(biāo)進(jìn)行分析,確定了希望達(dá)到的系統(tǒng)總指標(biāo),進(jìn)而將研究重點(diǎn)放在了對(duì)射頻前端內(nèi)各關(guān)鍵模塊動(dòng)態(tài)范圍性能的分析與設(shè)計(jì)上,并進(jìn)一步延伸到各有源或無源器件的具體設(shè)計(jì)方法。最后對(duì)各關(guān)鍵模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化,并分別進(jìn)行流片驗(yàn)證后將各模塊連成整體射頻前端,完成高動(dòng)態(tài)范圍的系統(tǒng)指標(biāo)。文章主要對(duì)射頻前端中低噪聲放大器、混頻器和中頻放大器等關(guān)鍵模塊的關(guān)鍵性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。在對(duì)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(dǎo)數(shù)疊加原理,并在此基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了優(yōu)化,通過更高階的導(dǎo)數(shù)確定電路偏置點(diǎn),令電路的三階導(dǎo)數(shù)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(dǎo)數(shù)疊加法的有效性,并且并不會(huì)對(duì)其他性能造成惡化。這種優(yōu)化方法的結(jié)果是令射頻前端可以承受更強(qiáng)的外界干擾信號(hào)。之后本文使用新方法分別在90nm和180 nm CMOS工藝下進(jìn)行了電路和版圖的設(shè)計(jì)。之后,本文對(duì)混頻器和中頻放大器模塊也分別進(jìn)行了研究。在對(duì)混頻器電路按多種方法進(jìn)行分類介紹后,選定了電壓模驅(qū)動(dòng)的無源混頻器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。之后更進(jìn)一步對(duì)該類型混頻器在不同本振波形下的工作狀態(tài)進(jìn)行了深入分析,相較以往的研究成果進(jìn)行了更貼合實(shí)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(hào)波形以最優(yōu)化混頻器電路的線性度。此外,本文對(duì)中頻放大器的電路設(shè)計(jì)過程也進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并分析了其中運(yùn)算放大器的工作穩(wěn)定性。之后本文對(duì)這兩個(gè)模塊同樣基于180 nm CMOS工藝進(jìn)行了電路和版圖的設(shè)計(jì)。最后,本文對(duì)設(shè)計(jì)的各模塊電路均進(jìn)行了流片和測試驗(yàn)證,測試結(jié)果符合分析與仿真中得到的結(jié)果,證明了電路和版圖設(shè)計(jì)及優(yōu)化過程的有效性,提高了射頻前端中各關(guān)鍵模塊的噪聲和線性度性能。同時(shí),文章根據(jù)各模塊電路的設(shè)計(jì)方法將射頻前端進(jìn)行了芯片集成,集成后的射頻前端有著在外界強(qiáng)干擾信號(hào)下也能夠正常工作的性能,同時(shí)具有更高的動(dòng)態(tài)范圍。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN965.5

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 冉承其;;北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)運(yùn)行與發(fā)展[J];衛(wèi)星應(yīng)用;2014年08期

3 張婷;魏鋼;李洪力;;GNSS接收機(jī)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(yīng)用于軟件無線電接收機(jī)中的無源下變頻混頻器[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2011年02期

5 莊海孝;馬成炎;葉甜春;;一款應(yīng)用于GPS接收機(jī)的抗失配零中頻混頻器[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2010年04期

6 謝學(xué)剛;馮曉星;王新安;;用于UHF RFID的高線性度LNA的設(shè)計(jì)[J];微電子學(xué);2010年05期

7 李柏渝;伍俊;李蓬蓬;周力;歐鋼;;大動(dòng)態(tài)范圍抗干擾導(dǎo)航接收機(jī)AGC電路性能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];微波學(xué)報(bào);2010年S1期

8 張雙成;王利;黃觀文;;全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS最新進(jìn)展及帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[J];工程勘察;2010年08期

9 王自強(qiáng);池保勇;王志華;;CMOS寬帶可變?cè)鲆娣糯笃鱗J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2005年12期

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

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本文編號(hào)：1317402