0.18umcmos工藝下分別應(yīng)用于高性能和低功耗的混頻器的設(shè)計(jì)

1、目錄目mim mii iA b stra ct iv1. 前言 i1.1射 頻 接 收 機(jī) 系 統(tǒng) 架 構(gòu)概 述 11. 2 低 功耗無 線 通 信 系統(tǒng)介 紹 31. 3 D T V -T uner 系 統(tǒng) 介 紹 31. 4 論文 內(nèi)容 的章 節(jié) 安 排 42. 混 頻 器 性 能指標(biāo)分析 62. 1轉(zhuǎn)換土 曾 益(C onversi on G ai n) 62. 2 噪聲系數(shù)( N oi se

2、 Fi gur e) 82. 3 線性度( Li neari t y) 102 . 3. 1有源 混頻器 開關(guān)管 的線 性度 分析 112 . 3. 2 深線 性 區(qū)開關(guān)對線 性度 的分析 ]32. 4 二階非線性 失調(diào)和直流失調(diào)(D C O ff set) 142. 4 .1器件 的非線 性和失 配 152. 4 . 2 載波 泄漏 引起 的二 階線 性 失調(diào) 152. 4 . 3 直 流 失調(diào)

3、的校正方 法 162. 5 正交失配( I / Q M i sm at ch) 162. 6 有源混頻 器和無源 混頻器 比較 及其應(yīng)用 172. 7 2. 4G H z 接 收機(jī) 系統(tǒng) 中混頻器 性 能指標(biāo) 182. 8 D T V - T uner 系統(tǒng) 中混頻器性 能指標(biāo) 193. 有 源 混頻 器 的設(shè)計(jì) 243.1G i l bert混頻器 介紹及其設(shè)計(jì) 243. 2 本振緩沖器( LO

4、- B uff er )電路的設(shè)計(jì) 263 . 3 可 變 增 益 控 制 的設(shè) 計(jì) 2 84. 無 源 餛 頻 器 的 電路 設(shè)計(jì) 304.1無源 混頻 器 電路 系 統(tǒng)架 構(gòu) 304. 2 跨 導(dǎo) 級(jí) 電路 的 設(shè)計(jì) 304. 3 開 關(guān)級(jí) 電路 設(shè) 計(jì) 354. 4 負(fù)載 級(jí) 電路 C l ass A B 的設(shè)計(jì) 374. 5 無源 混頻器 性 能指 標(biāo)分析 404. 5. 1轉(zhuǎn) 換 增益

5、分 析 404 . 5. 2 熱 噪 聲分 析 404. 5. 3 1斤噪 聲 分 析 ： 434. 6 線性 度分 析 444 . 7 4 65. 電路 實(shí)現(xiàn) 、版 圖設(shè)計(jì)及 仿真結(jié)果 525. 1有源混頻器 的整體 電路實(shí)現(xiàn) 525. 2 無源 混頻器 的實(shí)現(xiàn) 525. 2.1增益控制 電阻 電容 陣列 525. 2. 2 I / Q 校正幅度控制 53摘 要混頻 器 在 射 頻接 收機(jī)

6、中起著 連接射 頻信 號(hào) 、中頻信 號(hào)和載波信 號(hào) 的關(guān)鍵 作 用 ，不 同系 統(tǒng) 的應(yīng) 用 對 混 頻 器 性 能指標(biāo) 的要求相 差甚遠(yuǎn) 。本文基 于 0. 18um C M O S , 分 別 設(shè) 計(jì) 出應(yīng) 用于 2 . 4G H z 低 功耗射頻收 發(fā)機(jī) 中的有源 混頻器和應(yīng)用 于 D T V -T uner 中高性 能 的 無源混 頻器 。首先 ， 介 紹 了不 同的射頻接 收機(jī)架 構(gòu)特 點(diǎn) ,著 重分析 了2. 4G H z

7、低 中頻架構(gòu)和 D V B -T通 信協(xié) 議 下 T V -T i m er 零 中頻 結(jié)構(gòu) 的系 統(tǒng)特 點(diǎn) 。其 次 ，詳細(xì) 論述 了有源 混頻 器 和 無 源 混頻 器 的性 能指 標(biāo) 的分析方法 ， 對 比分析 了兩種 結(jié)構(gòu) 的各 自優(yōu)缺 點(diǎn) ，并給 出了本文 設(shè) 計(jì) 的兩 個(gè) 接 收 機(jī) 中混 頻 器 架構(gòu) 的選 取 原則 。本文 設(shè)計(jì) 的低功耗有源混頻器采用傳統(tǒng) 的 G i l bert兩次變頻結(jié)構(gòu) ，其 中第 一級(jí)變 頻要

8、求實(shí)現(xiàn) 高 增 益 以抑制后級(jí)噪聲 ， 為 了實(shí)現(xiàn)增 益最 大化 ， 設(shè)計(jì) 出一個(gè)類似于射 頻功 率放大器 結(jié)構(gòu) 的本振 B uf fer 電路為其 提供合 適 的 L 0 信 號(hào) 。在 T SM C 0. 18um 1P 4M C M O S混 合信 號(hào) 工 藝下完 成從 電路到版 圖的設(shè) 計(jì)和 仿真 工作 ，兩級(jí)轉(zhuǎn)換增益 為 15dB ，噪 聲 系數(shù) 低 于 14dB ,IIP 3 高 于+ 5dB m ，功 耗 為 2. 7

9、m W 。無源 混頻器 的設(shè)計(jì)包括 了跨 導(dǎo)放大 器 、開關(guān)對 管 、跨 阻放大器 及輔助模 塊 的 電路設(shè)計(jì),著重探索并給 出了提高線性度和降低噪聲系數(shù)的技術(shù)， 同時(shí)提出了一種用來校正 I / Q相位 失配 的技 術(shù) 。在 T SM C 0. 18um 1P 5M C M O S 混合 信 號(hào)工 藝下進(jìn) 行 電路 設(shè) 計(jì) 和 仿 真 ，射頻信號(hào)頻率范圍為 50~862M H z，轉(zhuǎn)換增益達(dá)到 17dB ，雙邊帶噪聲系數(shù)在 中

10、頻頻 段波動(dòng)在 12dB 左右 ，II P3 隨載波頻率 的變化在 13dB m 左右 ，IIP2 在 50dB m 以上 ，無 相位校 正 時(shí)的鏡 像抑制 比約 為 40dB 。本文 設(shè) 計(jì) 的兩款混頻器均 以達(dá) 到系統(tǒng)應(yīng)用 的要求 ，其 中，2 . 4G H z 射頻 收 發(fā)機(jī) 已經(jīng)交于代工 廠流片 ，D TV -Tuner 全芯片將在 6 月份進(jìn)行流片 ，后續(xù) 的測試和改版 工作 將 陸續(xù)進(jìn) 行 。關(guān)鍵詞 ：射 頻接收機(jī) ，有源混