基于180nmCMOS工藝的混頻器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著CMOS工藝的不斷發(fā)展，射頻前端電路的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。我們希望得到的電路能夠尺寸更小、功耗更低、性能更好。混頻器作為射頻前端電路中的關(guān)鍵模塊，用于實(shí)現(xiàn)頻譜的搬移，不同系統(tǒng)對(duì)混頻器的性能指標(biāo)要求不同。本文分別提出了應(yīng)用于GPS接收機(jī)中的有源混頻器和應(yīng)用于UWB系統(tǒng)的超寬帶混頻器。它們都基于0.18um CMOS工藝。
　　本文首先介紹了四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括GPS系統(tǒng)，GLONASS系統(tǒng)，GALILEO系統(tǒng)，COMPASS系

2、統(tǒng)，分別介紹了四大系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用。分析了常用的幾種接收機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，包括超外差接收機(jī)、零中頻接收機(jī)和低中頻接收機(jī)。本文還介紹了混頻器的基本工作原理，分類，優(yōu)化結(jié)構(gòu)以及性能參數(shù)。對(duì)Gilbert混頻器的噪聲、增益與線性度特性進(jìn)行了詳細(xì)分析，并在Gilbert混頻器的基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)了不同性能的混頻器。本文設(shè)計(jì)了高增益混頻器，其中除了核心電路外，還設(shè)計(jì)了混頻器的電壓偏置電路，以及混頻器和電壓偏置電路的版圖。本文還設(shè)計(jì)了超寬帶混頻器，是

3、在折疊型混頻器的基礎(chǔ)上做了優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后給出了各混頻器的仿真環(huán)境與結(jié)果。本文所做的工作如下：
　　本文設(shè)計(jì)的用于GPS接收機(jī)的高增益混頻器，基于TSMC0.18um CMOS工藝。在Gilbert混頻器的基礎(chǔ)上，對(duì)跨導(dǎo)級(jí)進(jìn)行改進(jìn)，本文采用了跨導(dǎo)互補(bǔ)的電流注入結(jié)構(gòu)，然后對(duì)電路進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)。在1.8V電壓下，后版圖仿真結(jié)果為：轉(zhuǎn)換增益為17dB，輸入三階交調(diào)點(diǎn)IIP3為-3.6dBm，雙邊帶噪聲系數(shù)為9.2dB，混頻器核心電路的功耗為

4、7.16mW，版圖總面積為0.07mm*0.09mm；
　　本文設(shè)計(jì)的用于超寬帶系統(tǒng)的超寬帶混頻器，基于TSMC0.18um CMOS工藝。該電路在折疊式混頻器的基礎(chǔ)上，對(duì)跨導(dǎo)級(jí)進(jìn)行改進(jìn)。它采用前饋結(jié)構(gòu)跨導(dǎo)級(jí)來(lái)提高線性度，在輸出負(fù)載部分采用并聯(lián)峰值結(jié)構(gòu)來(lái)拓展帶寬。在1.8V電壓下，該電路的仿真結(jié)果為：轉(zhuǎn)換增益為3.32dB-8.56dB，輸入1dB壓縮點(diǎn)為-4.2dBm，雙邊帶噪聲系數(shù)為：10.83-13.13dB，混頻器核心電路