電流模式射頻接收機(jī)前端設(shè)計(jì).pdf

1、隨著近年來(lái)關(guān)于射頻收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu)及其單元電路研究的不斷深入,特別是在藍(lán)牙和802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)領(lǐng)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(jī)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(dǎo)管將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)進(jìn)行放大,但是在其負(fù)載端又通過(guò)負(fù)載將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)作為后續(xù)混頻器的輸入信號(hào)?；祛l器再一次將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)

2、化成電流信號(hào)再進(jìn)行電流換向混頻,最終通過(guò)混頻器的負(fù)載將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)傳輸給下級(jí)電路。不難看出,在低噪聲放大器輸出端的電流到電壓轉(zhuǎn)換電路和混頻器輸入端的電壓到電流轉(zhuǎn)換電路其實(shí)不是必須的。
　　 電壓模式電路以電壓為信號(hào),導(dǎo)致電路中間節(jié)點(diǎn)需要高阻抗以得到大擺幅電壓信號(hào),這與低電壓設(shè)計(jì)的愿望是相違背的。本論文中提出的電流模式射頻接收機(jī)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(hào)采用電流模式設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。電流模式電路具

3、有很多優(yōu)點(diǎn),例如:帶寬更寬；更容易實(shí)現(xiàn)加法、減法、乘法操作；電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單；動(dòng)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(shè)計(jì)。
　　 本論文提出的電流模式低噪聲放大器和混頻器作為一個(gè)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)。它包含一個(gè)差分跨導(dǎo)低噪聲放大器和一個(gè)差分電流模式下混頻器。單端跨導(dǎo)低噪聲放大器包含一個(gè)MOS管、兩個(gè)電容、兩個(gè)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(gè)開(kāi)關(guān)電流鏡組成,調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)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(gè)接收機(jī)前端的增益。提出的電流模式射頻接收機(jī)前端電路工作電壓為1V。該接收機(jī)通過(guò)chartered0.18μmCMOS藝進(jìn)行流片。整個(gè)電流模式射頻接收機(jī)前端低噪聲放大器和混頻器部分測(cè)量增益17.48 dB、輸入三階互調(diào)點(diǎn)(IIP3)-7.02 dBm。總的噪聲系數(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(zhuǎn)換電路。相對(duì)

5、于折疊型的低噪聲放大器和混頻器,本設(shè)計(jì)的增益更大。相對(duì)于電流鏡耦合型的低噪聲放大器和混頻器,本設(shè)計(jì)具有更低的工作電壓。
　　 要實(shí)現(xiàn)低成本的單片集成設(shè)計(jì),意味著射頻收發(fā)機(jī)要采用零中頻或低中頻的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零中頻結(jié)構(gòu),這要求接收機(jī)中振蕩器為正交振蕩器實(shí)現(xiàn)鏡像抑制和解調(diào)。本論文提出正交振蕩器采用二次諧波電容耦合的方式實(shí)現(xiàn)正交輸出。其優(yōu)點(diǎn)是在耦合的過(guò)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(shí)