面向衛(wèi)星導航終端應用的發(fā)射機射頻前端芯片設計.pdf

1、本課題源于廣州潤芯信息技術公司承擔的廣東省科技廳工業(yè)攻關項目“面向領域的核心芯片設計及其產(chǎn)業(yè)化”中的“無線通信核心芯片”專題。本論文深入研究了ISM頻段應用的各種CMOS/BiCMOS基集成收發(fā)機芯片設計技術，設計了一個工作于L波段的集成有低通濾波器、調制(上變頻)混頻器、可變增益放大器和驅動放大器的衛(wèi)星導航終端發(fā)射機射頻前端芯片。根據(jù)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)射機指標要求，以提高集成度、降低功耗和保留適當?shù)脑O計余量為原則，本文給出了各子模塊的

2、具體性能指標要求，并采用BiCMOS工藝實現(xiàn)了各模塊及集成的發(fā)射機射頻前端芯片。 采用Thomas-Tow有源RC濾波器結構設計了集成有片上RC調諧電路的四階切比雪夫低通濾波器，通過片外5bits數(shù)字信號調諧因工藝角誤差造成的濾波器-1dB帶寬(BW-1dB)的變化，調諧范圍達到BW-1dB典型值的±30％。該低通濾波器功耗低，在約2mA的供電電流下，實現(xiàn)了較好的帶外抑制，在12.24MHz處帶外抑制大于38dB。 采用

3、改進的雙平衡Gilbert單元結構設計的高線性度調制混頻器，以四管交叉耦合結構為跨導輸入級，LC諧振槽做負載。該混頻器在約10mA的工作電流下，其IM3抑制大于55dB，本振抑制大于50dB。 采用控制信號轉換(CSC)電路和溫度補償技術，解決了信號疊加型可變增益放大器在高增益狀態(tài)下偏離dB線性控制特性的缺點，實現(xiàn)了20dB的線性動態(tài)范圍。驅動放大器由NPN差分對組成，發(fā)射極接差分電感，實現(xiàn)了增益及線性度之間的折中，降低了接地b

4、ondingwire寄生電感對驅放性能的影響。經(jīng)過放大的差分信號通過片上balun轉化為單端信號，經(jīng)過LC輸出匹配電路輸出到50歐姆負載。 本文設計的發(fā)射機射頻前端芯片采用直接上變頻架構，結構簡單，集成度高?；贘azz公司的SiGe基0.35μm1P4MBiCMOS工藝，在典型工藝角，3.3V電源電壓供電，60℃工作溫度下，該芯片功耗約為220mW，輸出功率大于5dBm，輸出1dB壓縮點大于10dBm，本振抑制大于40dB，三