電流模式射頻接收機前端設計.pdf

1、隨著近年來關于射頻收發(fā)機結構及其單元電路研究的不斷深入,特別是在藍牙和802.11無線局域網(wǎng)領域,低電壓、低功耗、低成本的要求不斷提高。低噪聲放大器、混頻器、振蕩器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中射頻接收機前端的基本模塊。就傳統(tǒng)的電壓模式低噪聲放大器和混頻器而言,他們之間采用電壓耦合的方式相互連接,低噪聲放大器的輸入跨導管將電壓信號轉化成電流信號進行放大,但是在其負載端又通過負載將電流信號轉化成電壓信號作為后續(xù)混頻器的輸入信號。混頻器再一次將電壓信號轉

2、化成電流信號再進行電流換向混頻,最終通過混頻器的負載將電流信號轉化成電壓信號傳輸給下級電路。不難看出,在低噪聲放大器輸出端的電流到電壓轉換電路和混頻器輸入端的電壓到電流轉換電路其實不是必須的。
　　 電壓模式電路以電壓為信號,導致電路中間節(jié)點需要高阻抗以得到大擺幅電壓信號,這與低電壓設計的愿望是相違背的。本論文中提出的電流模式射頻接收機前端電路的核心模塊低噪聲放大器和混頻器以電流為信號采用電流模式設計方法進行設計。電流模式電路具

3、有很多優(yōu)點,例如:帶寬更寬；更容易實現(xiàn)加法、減法、乘法操作；電路結構更加簡單；動態(tài)范圍更寬；工作更穩(wěn)定；更適合低電壓、低功耗、低成本設計。
　　 本論文提出的電流模式低噪聲放大器和混頻器作為一個整體進行設計。它包含一個差分跨導低噪聲放大器和一個差分電流模式下混頻器。單端跨導低噪聲放大器包含一個MOS管、兩個電容、兩個電感。柵源之間并聯(lián)的電容能減小柵極匹配電感的取值。電流模式下混頻器由四個開關電流鏡組成,調節(jié)開關電流鏡輸入輸出管寬

4、度的比值能增加混頻器的增益,從而增加整個接收機前端的增益。提出的電流模式射頻接收機前端電路工作電壓為1V。該接收機通過chartered0.18μmCMOS藝進行流片。整個電流模式射頻接收機前端低噪聲放大器和混頻器部分測量增益17.48 dB、輸入三階互調點(IIP3)-7.02 dBm?？偟脑肼曄禂?shù)4.5 dB、功耗14mW。本論文提出的電流模式低噪聲放大器和混頻器不需要常規(guī)電壓模式低噪聲放大器和混頻器中電壓與電流的相互轉換電路。相對

5、于折疊型的低噪聲放大器和混頻器,本設計的增益更大。相對于電流鏡耦合型的低噪聲放大器和混頻器,本設計具有更低的工作電壓。
　　 要實現(xiàn)低成本的單片集成設計,意味著射頻收發(fā)機要采用零中頻或低中頻的結構。本設計采用結構簡單的零中頻結構,這要求接收機中振蕩器為正交振蕩器實現(xiàn)鏡像抑制和解調。本論文提出正交振蕩器采用二次諧波電容耦合的方式實現(xiàn)正交輸出。其優(yōu)點是在耦合的過程中不增加額外的噪聲和功耗。另外作為耦合器件的電容在射頻集成電路中易于實