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无线射频接收前端的分析和设计

作　者: 章策珉
导　师: 黄达诠
学　校: 浙江大学
专　业: 物理电子
关键词: 射频前端 天线开关 CMOS低噪声放大器 共源共栅结构 匹配网络 镜像抑制混频器 单平衡混频器 卫星电视直播 微波无线供电
分类号: TN851
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


目前，射频电路存在广阔的市场，成为无线通信领域内研究的热点之一。本文正是在这种形式下，对射频无线接收前端电路尤其是射频接收机部分进行了深入的研究。 首先对目前广泛应用在基站中的天线和天线开关进行了介绍，并给出天线开关的详细设计过程。 随后对低噪声放大器进行了探讨，提出了一种可预测增益和噪声系数的方法，只要知道器件的S参数和噪声参数，就能对放大器设计的可行性进行预测，相对于传统作法，设计过程得到了大大简化。由于CMOS工艺在基带电路的成熟应用，其在射频中的地位也逐渐被人们所重视。本文也对CMOS低噪声放大器进行了分析，将传统共源共栅结构看作二级放大器级联形式，并由此引入级间匹配网络。围绕级间匹配网络的实现这一核心问题，推导出级间匹配电路可以用一个串联电感实现。最后用一个2GHz CMOS低噪声放大器的设计实例进行验证，仿真结果表明在共源共栅结构之间引入匹配集成电感后，放大器的噪声和增益性能得到了明显改善。 对混频器的讨论，先是设计出了一个性能理想的单平衡混频器，随后阐述了镜像抑制混频器的原理和影响其性能的因素。针对卫星电视直播接收系统，用ADS设计了一个宽频带、高镜像抑制度、低噪声的Ku波段镜像抑制混频器，并同普通平衡混频器进行了对比分析，显示了其优越的性能。 最后结合前面各章内容，给出了一个Ku波段射频前端接收机完整设计实例，并给出了包含微波无线供电系统、卫星接收机和PHS基站在内的多个射频前端电路的实例分析。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
第一章 绪论  7-12
  1.1 射频电子技术发展回顾  7-8
  1.2 射频接收机拓扑结构  8-10
  1.3 射频接收机设计中遇到的困难及解决方案  10-11
  1.4 本文的主要成果和各章内容安排  11-12
第二章 无线通信的空中接口:天线  12-17
  2.1 引言  12
  2.2 表征天线性能的主要指标  12-15
    2.2.1 天线的输入阻抗和驻波比  12-13
    2.2.2 天线的极化方式  13
    2.2.3 天线的增益  13-14
    2.2.4 天线的波瓣宽度  14
    2.2.5 天线下倾角  14-15
    2.2.6 前后比(Front-Back Ratio)  15
  2.3 有源天线  15-17
第三章 天线开关  17-30
  3.1 引言  17
  3.2 PIN管基本工作原理  17-19
  3.3 天线开关基本结构  19
  3.4 PHS基站天线开关设计实例  19-29
    3.4.1 天线开关功能和设计目标  20-21
    3.4.2 天线开关射频模块部分设计  21-26
    3.4.3 天线开关偏置和控制逻辑电路设计  26-29
  3.5 小结  29-30
第四章 低噪声放大器  30-44
  4.1 引言  30
  4.2 级联低噪声放大器噪声与增益可预测性设计  30-35
    4.2.1 理论依据  31-33
    4.2.2 设计实例  33-34
    4.2.3 级联LNA噪声与增益可预测性设计流程  34-35
  4.3 用级间匹配网络优化共源共栅CMOS低噪声放大器  35-44
    4.3.1 传统共源共栅源极去耦结构分析  36-37
    4.3.2 共源共栅级间匹配电路的实现  37-40
    4.3.3 低噪声放大器设计实例  40-43
    4.3.4 小结  43-44
第五章 混频器  44-54
  5.1 引言  44
  5.2 二级管微波混频器  44-46
  5.3 Ku波段单平衡混频器的设计  46-49
  5.4 宽频带、高镜像抑制度Ku波段混频器的设计  49-54
    5.4.1 镜像抑制混频器的工作原理  49-50
    5.4.2 镜像抑制混频器的主要特性  50-54
第六章 射频前端接收机整机设计  54-59
  6.1 引言  54
  6.2 接收机设计流程  54-55
  6.3 设计实例  55-59
第七章 无线供电系统中大信号检波电路的设计  59-66
  7.1 引言  59-60
  7.2 包络检波工作原理与数学分析  60-63
  7.3 包络检波电路结构和仿真结果  63-66
第八章 射频电路实例分析  66-71
  8.1 引言  66
  8.2 微波无线供电系统  66-68
  8.3 卫星接收机电路分析  68-70
  8.4 PHS基站射频收发机  70-71
第九章 总结和展望  71-74
  9.1 本文总结  71
  9.2 当前的情况和对未来的展望  71-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 接收设备、无线电收音机 > 接收机：按形式分
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