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低压高增益混频器设计

作　者: 韦巍
导　师: 柯导明
学　校: 安徽大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 混频器射频低电压高增益线性度
分类号: TN773
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 95次
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内容摘要

近几年来,无线通信技术得到迅猛发展,已经越来越广泛的应用于通信,计算机,医疗设备等社会各领域,人们越来越享受到信息技术发展给社会带来的便利。以微电子产业为基础的RFIC技术以其成本低,集成度高,性能良好的优点应用在社会的众多方面,如数字移动通信,无线局域网,全球定位系统,射频识别系统等等,有力的推动了无线通信技术的发展,为社会进步作了巨大的贡献,因此研究和发展RFIC技术具有重要意义。接收机是无线通信设备中重要的组成部分,是接收信号的模块。它将接收到的信号进行放大,频率转换,解调等处理,最后送到基带电路进行数据分析。不同结构的接收机对整机的性能指标影响不同,本文对超外差接收机,低中频接收机和零中频接收机作了详细介绍,分析比较了三者的优缺点,为电路设计提供了理论依据。混频器是射频收发机中十分重要的部件,它将接收到的高频信号进行下变频,或者将需要发送的信号进行上变频,从而完成对信号频率的转换。不同结构的混频器,其性能指标各不相同,本文分析几种常见的混频器,对各自的优缺点进行比较。同时,混频器也是一个非线性器件,其性能的好坏直接影响到整个接收机系统。本文对混频器的主要指标作了详尽的介绍,并对各种干扰信号产生的机理进行了深入的探讨。为设计出性能优越的混频器,本文对当前混频器设计的主流技术作了简略介绍。在降低电压和功耗方面,介绍了LC-tank结构混频器,采用电流复用结构的混频器以及折叠共源共栅混频器。在提高线性度方面,介绍了采用前馈技术的混频器和采样混频器。同时,对目前应用十分广泛的吉尔伯特混频器的研究成果作了一般性介绍。基于阅读大量资料和学习相关理论知识的基础上,本文对传统的吉尔伯特混频器做了部分改进,加入电流源负载取代原来的负载电阻,缓解了输出摆幅和增益之间的矛盾,采用折叠式跨导级电流复用结构代替了传统混频器中的单个差分对,降低了对电源电压的要求,同时提高整个电路的增益,设计出了符合无线局域网标准的射频前端混频器电路,并通过仿真验证。本论文设计的混频器采用台积电0.18u m CMOS工艺,输入射频信号的频率为2.4GHz,本振信号频率为2.3GHz,中频输出信号的频率为100MHz。仿真结果显示：1dB压缩点为-3dBm,输入三阶截断点为8.5dBm,转换增益为12.7 dB,电源电压为1.8V,消耗功率为10.8mW,噪声系数为8.78 dB。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章概述  9-17
  1.1 前言  9-10
  1.2 RFIC的发展现状  10-12
    1.2.1 RFIC产品的发展现状  10-11
    1.2.2 国内RFIC存在的一些问题  11
    1.2.3 RFIC技术现状  11-12
  1.3 无线局域网介绍  12-14
    1.3.1 无线局域网的背景介绍  12-13
    1.3.2 无线局域网标准  13-14
    1.3.3 无线局域网的性能  14
  1.4 本课题的任务  14-17
    1.4.1 设计要求  14-15
    1.4.2 工艺选择  15
    1.4.3 本论文的内容  15-17
第二章:射频接收机的结构  17-22
  2.1 超外差接收机  17-18
  2.2 低中频接收机  18-19
  2.3 零中频接收机  19-21
    2.3.1 直流偏移  20
    2.3.2 闪烁噪声  20
    2.3.3 偶次谐波失真  20-21
  2.4 接收机结构的选择  21-22
第三章混频器设计的基础理论  22-37
  3.1 混频器的原理  22-25
    3.1.1 混频器的基本原理  22
    3.1.2 利用非线性实现的混频器  22-24
    3.1.3 开关混频器电路  24-25
  3.2 混频器的分类  25-29
    3.2.1 单端混频器  25-27
    3.2.2 单平衡混频器  27-28
    3.2.3 双平衡混频器  28-29
  3.3 混频器的主要性能指标  29-37
    3.3.1 噪声系数  29-30
    3.3.2 线性度  30-31
    3.3.3 灵敏度  31
    3.3.4 -1dB压缩点  31-34
    3.3.5 三阶互调截点  34-35
    3.3.6 动态范围(dynamic range)  35-37
第四章:混频器设计的主流技术  37-44
  4.1 低压低功耗混频器设计的主流技术  37-41
    4.1.1 LC-TANK结构混频器  37-38
    4.1.2 电流复用结构混频器  38-40
    4.1.3 折叠共源共栅结构混频器  40-41
  4.2 高线性度混频器设计的主流技术  41-44
第五章:低压高增益混频器的设计  44-51
  5.1 采用有源负载结构混频器  44
  5.2 采用电流复用结构  44
  5.3 混频器设计分析  44-46
    5.3.1 设计目标  44-45
    5.3.2 模块仿真及分析  45-46
  5.4 仿真结果  46-49
  5.5 仿真结果比较  49-51
第六章结论  51-52
参考文献  52-55
致谢  55

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