面向衛(wèi)星導(dǎo)航終端應(yīng)用的發(fā)射機(jī)射頻前端芯片設(shè)計(jì).pdf

1、本課題源于廣州潤(rùn)芯信息技術(shù)公司承擔(dān)的廣東省科技廳工業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目“面向領(lǐng)域的核心芯片設(shè)計(jì)及其產(chǎn)業(yè)化”中的“無(wú)線通信核心芯片”專題。本論文深入研究了ISM頻段應(yīng)用的各種CMOS/BiCMOS基集成收發(fā)機(jī)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)工作于L波段的集成有低通濾波器、調(diào)制(上變頻)混頻器、可變?cè)鲆娣糯笃骱万?qū)動(dòng)放大器的衛(wèi)星導(dǎo)航終端發(fā)射機(jī)射頻前端芯片。根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)射機(jī)指標(biāo)要求，以提高集成度、降低功耗和保留適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)余量為原則，本文給出了各子模塊的

2、具體性能指標(biāo)要求，并采用BiCMOS工藝實(shí)現(xiàn)了各模塊及集成的發(fā)射機(jī)射頻前端芯片。 采用Thomas-Tow有源RC濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了集成有片上RC調(diào)諧電路的四階切比雪夫低通濾波器，通過(guò)片外5bits數(shù)字信號(hào)調(diào)諧因工藝角誤差造成的濾波器-1dB帶寬(BW-1dB)的變化，調(diào)諧范圍達(dá)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(shí)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(jìn)的雙平衡Gilbert單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高線性度調(diào)制混頻器，以四管交叉耦合結(jié)構(gòu)為跨導(dǎo)輸入級(jí)，LC諧振槽做負(fù)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(hào)轉(zhuǎn)換(CSC)電路和溫度補(bǔ)償技術(shù)，解決了信號(hào)疊加型可變?cè)鲆娣糯笃髟诟咴鲆鏍顟B(tài)下偏離dB線性控制特性的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了20dB的線性動(dòng)態(tài)范圍。驅(qū)動(dòng)放大器由NPN差分對(duì)組成，發(fā)射極接差分電感，實(shí)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(duì)驅(qū)放性能的影響。經(jīng)過(guò)放大的差分信號(hào)通過(guò)片上balun轉(zhuǎn)化為單端信號(hào)，經(jīng)過(guò)LC輸出匹配電路輸出到50歐姆負(fù)載。 本文設(shè)計(jì)的發(fā)射機(jī)射頻前端芯片采用直接上變頻架構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高。基于Jazz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(diǎn)大于10dBm，本振抑制大于40dB，三