3～10GHz超寬帶無線接收系統(tǒng)低噪聲放大器與混頻器的設計.pdf

1、隨著無線通信技術的迅速發(fā)展，人們對通訊設備與通信質量的要求越來越高，超寬帶(UWB)技術可以很好的解決多種通信協(xié)議以及多種工作模式相互兼容的問題，且具有成本低、功耗小、傳輸速度快的特點，迅速成為當今無線通信技術的研究熱點。因此，對超寬帶無線接收系統(tǒng)主要模塊的研究具有重要意義。
　　超寬帶射頻前端接收系統(tǒng)主要由低噪聲放大器與混頻器組成。低噪聲放大器(Low-Noise Amplifier)負責將從射頻天線接收過來的微弱信號在控制噪聲

2、的前提下進行放大，再傳送給下一級電路混頻器?；祛l器(Mixer)將輸入信號與本振信號進行混頻，使其下變頻到中頻信號，再由后面的濾波器濾除帶外信號?；诠I(yè)應用廣泛的0.18μm CMOS工藝，本文主要針對3～10GHz超寬帶無線接收系統(tǒng)中的低噪聲放大器與混頻器這兩個主要模塊進行深入的研究與設計。
　　本文首先對超寬帶無線接收系統(tǒng)的第一個模塊低噪聲放大器進行設計。針對兩種不同的應用方向:系統(tǒng)模塊高兼容性與設備低耗便攜性，本文提出了兩

3、個超寬帶低噪聲放大器的設計。LNA模塊對噪聲性能的要求十分苛刻，本文這兩款應用方向不同的UWB LNA的設計分別基于兩種不同的噪聲消除原理并各自進行了不同的改進，保證了UWB LNA的噪聲性能，也實現了各自的應用特點。第一款系統(tǒng)模塊兼容性較強的UWB LNA:基于切比雪夫網絡修正的噪聲優(yōu)化的UWB LNA，它在3～10GHz的超寬帶范圍內具有較好的輸入輸出匹配性能，可以與多種類型的天線、混頻器相匹配，體現了較高的系統(tǒng)模塊兼容性。切比雪夫

4、修正網絡的設計不僅提供較好的阻抗匹配網絡，而且還可以針對天線輸出信號相位滯后或偏離的問題進行適當的修正。仿真結果表明該設計提供10～15dB的增益，噪聲系數NF被控制在1.4～2.3以內;第二款適用于低耗便攜式的通訊設備的UWB LNA:高增益噪聲消除的超寬帶無電感LNA，該設計避免電感的使用，最大限度的縮小了芯片面積，也降低了生產成本和電路功耗。并且采用增益提高的噪聲消除技術，在保證噪聲性能的前提下，實現了放大增益的大幅度提高，并且增

5、益平坦度較為理想。仿真結果表明最大放大增益可達20dB，與一般LNA相比提高了近10dB，噪聲系數NF被控在1.2～2.6以內。兩款應用不同的UWB LNA的設計都實現了較好的預期效果。
　　此外，本文還設計了超寬帶無線接收系統(tǒng)第二個主要模塊——混頻器。在經典有源雙平衡混頻器的基本架構上，采用電荷注入的方法提高驅動級的跨導降低系統(tǒng)功耗，并采用正反饋的線性化技術，通過四管交叉跨導電路實現虛擬“短路”的現象，將原來的有源器件轉換為無源