CMOS混頻器設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、本文分別設(shè)計(jì)了低工作電壓高增益高線性度5.8 GHz CMOS混頻器、超寬帶分布式混頻器和低功耗2.4 GHz CMOS混頻器。
　　 低工作電壓高增益高線性度5.8 GHz CMOS混頻器在傳統(tǒng)的吉爾伯特單元基礎(chǔ)上采用折疊型的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將跨導(dǎo)級(jí)與開(kāi)關(guān)級(jí)分別偏置，降低了傳輸增益、噪聲與線性度之間折衷設(shè)計(jì)的難度。射頻信號(hào)頻率介于5.725—5.825 GHz之間，中頻信號(hào)設(shè)定為480 MHz，工作電壓僅為1 V，獲得了高達(dá)17

2、 dB的轉(zhuǎn)換增益，IIP3為1.29 dBm，質(zhì)量因數(shù)(FOM)高于傳統(tǒng)吉爾伯特單元。功耗僅為8 mW。
　　 分布式結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)超寬帶系統(tǒng)的最佳選擇。分布式結(jié)構(gòu)將晶體管的寄生電容與傳輸線實(shí)現(xiàn)的電感組成截止頻率很高的LC網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了超寬帶帶寬。采用漏極混頻器結(jié)構(gòu)，即本振信號(hào)輸入至晶體管的漏極，可直接驅(qū)動(dòng)晶體管至線性電阻區(qū)的工作狀態(tài)，無(wú)需漏極偏置，非常適用于低功耗的通信系統(tǒng)。詳細(xì)分析了分布式混頻器傳輸損耗的解析表達(dá)式，驗(yàn)證了分布式結(jié)

3、構(gòu)實(shí)現(xiàn)超寬帶應(yīng)用的理論。提出了一種優(yōu)化偏置電壓VGS的方法來(lái)最小化CMOS漏極混頻器的傳輸損耗。
　　 所設(shè)計(jì)的三級(jí)均勻分布式漏極混頻器在2—40 GHz范圍內(nèi)的傳輸損耗為5±1 dB，射頻端口的反射系數(shù)在1.5—60 GHz范圍內(nèi)均低于—13 dB，IIP3在2—40 GHz范圍內(nèi)為7—17 dBm，單邊帶噪聲在整個(gè)頻帶內(nèi)低于12.6 dB，在33 GHz時(shí)單邊帶噪聲最小，僅為10.7 dB。
　　 非均勻分布式漏極混

4、頻器通過(guò)按比例縮小下一級(jí)電路尺寸來(lái)獲得更大的增益帶寬積和更平坦的頻率響應(yīng)，仿真結(jié)果驗(yàn)證了這一現(xiàn)象。所設(shè)計(jì)的三級(jí)非均勻分布式漏極混頻器在4—50 GHz內(nèi)的傳輸損耗為5.35±0.65 dB，優(yōu)于均勻分布式結(jié)構(gòu)。IIP3在26.9 GHz時(shí)為14 dBm。
　　 分布式漏極混頻器非常適用于低功耗、超寬帶的集成電路設(shè)計(jì)應(yīng)用。
　　 低功耗的2.4 GHz CMOS混頻器，采用無(wú)源雙平衡結(jié)構(gòu)，不消耗直流電流，滿足了系統(tǒng)低功耗的