導航接收機中混頻器的設計研究.pdf

1、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)建設的導航系統(tǒng)，它的建設和完善勢必對國民經濟和社會發(fā)展產生巨大的推動作用。地面接收終端是導航實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)，混頻器作為導航接收機中的核心模塊之一，其電路性能與導航接收機系統(tǒng)的總體性能息息相關，因此對接收機中混頻器模塊的設計研究具有重要意義。
　　本文基于TSMC0.18um RF CMOS工藝設計了一種折疊正交雙平衡結構的混頻器。該結構的混頻器與傳統(tǒng)的吉爾伯特單元混頻器相比具有以下優(yōu)點：采用折疊的開關

2、級，提高了端口間的隔離度；采用電流源做負載，提高了混頻器增益；采用共模反饋電路為混頻器各個關鍵節(jié)點提供穩(wěn)定的工作點，提高了混頻器的線性度；采用同相和正交兩個混頻器支路共用一組射頻輸入端口，在實現(xiàn)了正交混頻的同時降低了電路的功耗。
　　本文首先闡述了接收機和混頻器的理論知識。在混頻器電路設計過程中，本文對傳統(tǒng)的吉爾伯特單元混頻器進行理論分析，然后對其進行了優(yōu)化和改進，從而設計完成了一種折疊正交雙平衡結構的有源混頻器。隨后本文對折疊正

3、交雙平衡混頻器電路的轉換增益和噪聲系數(shù)兩個重要指標進行了詳細的理論分析，推導出影響轉換增益和噪聲系數(shù)的關鍵因素和相關參數(shù)；根據(jù)晶體管跨導效率與過驅動電壓的關系曲線以及晶體管參數(shù)對增益和噪聲的影響，從而確定了電路中晶體管的過驅動電壓和跨導；通過分析工藝條件和晶體管參數(shù)對混頻器性能的影響，確定了電路中各晶體管的溝道長度；設計共模反饋電路為混頻器各個關鍵節(jié)點提供穩(wěn)定的共模電壓。
　　本文使用ADS與Cadence軟件分別對于所設計的混頻

4、器進行了前仿真、版圖設計以及后仿真。ADS前仿真結果顯示，在射頻輸入信號頻點1.561GHz處，所設計的混頻器轉換增益為24dB，噪聲系數(shù)9.3dB，三階互調截點-19dB，線性度良好，隔離度大于150dB，功耗為3.8mA×1.8V，前仿真顯示論文所設計的混頻器電路完全滿足設計要求。使用Virtuoso工具所設計的混頻器版圖面積為230um×320um，后仿真結果顯示：混頻器轉換增益為22dB，噪聲系數(shù)11dB，三階互調截點-18dB