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1、隨著國(guó)家公共事業(yè)智能化產(chǎn)業(yè)鏈的高速發(fā)展,省力又省心的智能化無(wú)線抄表技術(shù)慢慢的在大中型的居民小區(qū)中普及開(kāi)來(lái),而在無(wú)線抄表中射頻接收芯片內(nèi),核心模塊混頻器的設(shè)計(jì)性能好壞,將直接影響這一智能化對(duì)我們生活的改變。故而如何設(shè)計(jì)出一款更實(shí)用于工程應(yīng)用中的混頻器模塊將變的非常之重要。
在近些年的各種研究設(shè)計(jì)文獻(xiàn)中,對(duì)于射頻收發(fā)機(jī)中的混頻器,研究設(shè)計(jì)人員一般均把線性度作為其最重要的設(shè)計(jì)與優(yōu)化指標(biāo),但對(duì)于一些在工程實(shí)踐應(yīng)用中,對(duì)線性度要求不高的
2、射頻芯片(比如在FSK調(diào)制的系統(tǒng)中),顯得沒(méi)有什么好的辦法。本文所研究設(shè)計(jì)的兩類平衡混頻器均能比較有效的解決這一問(wèn)題,并且更適合于相應(yīng)的工程實(shí)踐項(xiàng)目。
本論文研究設(shè)計(jì)的主要工作以及主要貢獻(xiàn)如下:
1,首先闡述了混頻器的基礎(chǔ)理論,射頻接收機(jī)的相關(guān)分類,而且對(duì)其在射頻CMOS中的主要性能進(jìn)行詳述分析,其中有增益分析、線性度分析、噪聲分析以及隔離度分析,除此之外,更為難得的是,本論文還對(duì)在工程實(shí)踐應(yīng)用中,不可忽視的功耗分析
3、、可靠性分析,以及可能存在的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)闡述與研究。
2,基于工程實(shí)踐應(yīng)用,較有新意的設(shè)計(jì)了一款擁有低功耗、高增益且增益可選擇、在多路信號(hào)中良好的共模反饋特性、較好的端口隔離特性的單平衡混頻器CMOS電路,其專門應(yīng)用于無(wú)線抄表中的射頻接收芯片內(nèi)(其中總功耗為0.33mw;增益高達(dá)44.78dbm,并且可在四個(gè)值之間切換;系統(tǒng)相位裕度從-57.86°優(yōu)化到71.4°的穩(wěn)定狀態(tài))。具體簡(jiǎn)述如下
A:該單平衡混頻器設(shè)
4、計(jì),是以一個(gè)最簡(jiǎn)單的單平衡混頻單元框架開(kāi)始分析、仿真,在此基礎(chǔ)上,做出相應(yīng)滿足我們?cè)O(shè)計(jì)期望的各性能指標(biāo)的設(shè)計(jì),在核心單平衡模塊中,本文加入了共模反饋電路的設(shè)計(jì),加入了端口隔離優(yōu)化措施的設(shè)計(jì),加入了可變?cè)鲆婺K的設(shè)計(jì),為了更大的提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化增益,本文還設(shè)計(jì)了低頻放大模塊。
B:本文經(jīng)過(guò)反復(fù)的前仿真,包括:轉(zhuǎn)化增益(Gain)仿真、線性度(1db壓縮點(diǎn),三階交調(diào)點(diǎn)IIP3)仿真、噪聲系數(shù)仿真(1.2k與50Ω匹配兩種情況)、端口
5、隔離性仿真,穩(wěn)定性仿真(即系統(tǒng)相位裕度的仿真)、可靠性仿真(溫度,電源電壓,工藝角)、功耗仿真等,以優(yōu)化確定出最終的電路框架結(jié)構(gòu)。
C:經(jīng)過(guò)整體的版圖設(shè)計(jì),隨之本文對(duì)整個(gè)混頻器系統(tǒng)進(jìn)行了核心性能的后仿真,以便給流片后可能出現(xiàn)的管子寄生問(wèn)題留出相應(yīng)的設(shè)計(jì)裕度。
D:經(jīng)過(guò)流片,對(duì)該結(jié)構(gòu)混頻器系統(tǒng)模塊進(jìn)行了各主要性能指標(biāo)的芯片測(cè)試,并給出了芯片測(cè)試分析和結(jié)果,從結(jié)果看來(lái),本文所設(shè)計(jì)優(yōu)化的混頻器基本已經(jīng)達(dá)到了在工程實(shí)踐應(yīng)用中
6、的性能要求。
3,為更好的應(yīng)用于超高頻與工程實(shí)踐,本論文還較有新意的設(shè)計(jì)了一款,增益最大時(shí)頻點(diǎn)可測(cè)的雙平衡混頻器 CMOS電路,其同樣可應(yīng)用于無(wú)線抄表中射頻接收芯片內(nèi),亦可應(yīng)用于射頻接收芯片的二極混頻模塊。具體簡(jiǎn)述如下
A:與單平衡混頻其相比,該雙平衡混頻器電路擁有更加良好的端口隔離特性,本文采用了預(yù)留的帶源極負(fù)反饋的共源極優(yōu)化技術(shù)提高相應(yīng)線性度,除此而外,本文采用無(wú)源二階濾波器結(jié)構(gòu)作為負(fù)載,設(shè)計(jì)了可測(cè)量增益最大頻點(diǎn)
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