基于CMOS工藝的毫米波混頻器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來，隨著無線通信設(shè)備的快速普及，作為其前端的收發(fā)機(jī)正朝著寬帶、低功耗、高集成度方向快速發(fā)展。作為可與占SOC主要面積的后端基帶信號處理部分集成在同一塊芯片上的CMOS收發(fā)前端因工藝的發(fā)展在毫米波頻段也能獲得較好的性能。相比于大氣衰減嚴(yán)重的60 GHz無線通信系統(tǒng)，Q波段的收發(fā)機(jī)可以更好的適應(yīng)較長距離的高速無線通信，可為未來的高速無線通信提供最后一公里接入。本課題設(shè)計(jì)的45 GHz混頻器正是Q波段接收機(jī)中的一個(gè)重要模塊。
　　混

2、頻器將接收的射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，它的轉(zhuǎn)換增益不僅可以抑制中頻電路的噪聲，還可以降低對前級低噪聲放大器的增益要求。由于接收的小信號經(jīng)過低噪放放大，使得前級混頻器很容易對信號產(chǎn)生壓縮，因此混頻器的線性度也成為限制整個(gè)接收機(jī)動態(tài)范圍的主要因素?；祛l器所處的位置也決定了其對系統(tǒng)的噪聲系數(shù)有很大的影響。
　　本文詳細(xì)分析了有源平衡式混頻器的轉(zhuǎn)換增益、噪聲、線性度。所有的分析都是先基于對理想電路的分析再推廣到存在失配和寄生的情況。在得到必

3、要的推導(dǎo)結(jié)果后，本文總結(jié)了為提高混頻器的特定性能參數(shù)可以采用的方法以及采用該方法對混頻器其它參數(shù)的影響，為有源平衡式混頻器的設(shè)計(jì)提供了有效的指導(dǎo)。
　　最后，在臺積電（TSMC）90 nm CMOS工藝基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出工作于Q波段的混頻器，這是電流注入技術(shù)首次應(yīng)用在這一頻段。使用差分電感代替單端電感改善了混頻器的增益和噪聲系數(shù)。最終仿真的結(jié)果顯示在本振功率為-3.6 dBm情況下，設(shè)計(jì)的混頻器增益大于4 dB，雙邊帶噪聲系數(shù)優(yōu)于10