基于CMOS工藝射頻前端混頻器研究.pdf

1、近年來,在市場競爭日趨激烈地推動下,無線通信設備不斷朝著低成本、低功耗、小型化、多功能、多標準的方向發(fā)展。高集成度,低成本的硅CMOS技術和高集成度的射頻接收機結構是實現(xiàn)這一發(fā)展方向的有效途徑。在這種情況下,零中頻接收機和低中頻接收機因具有高集成度而得到廣泛的應用?；祛l器是接收機中的一個關鍵模塊,設計一個高性能的混頻器尤為重要。因此,論文首先對高增益高線性度CMOS偶次諧波混頻器進行了研究。
　　 UWB系統(tǒng)具有高比特率、低功耗

2、和低成本的性能,它已經成為了無線個人區(qū)域網絡(WPAN)的新興技術。從WPAN的趨勢來看,UWB的使用讓人們的生活變得更加方便。再者,目前射頻技術不斷發(fā)展以滿足寬頻帶的應用,為此本文又設計了應用于UWB系統(tǒng)的3—5GHz寬帶混頻器。
　　 論文首先介紹了射頻集成電路以及CMOS混頻器的研究現(xiàn)狀,描述了目前低成本、高集成度、低功耗、高性能的發(fā)展趨勢,接著簡要分析了目前比較常用的幾種接收機結構:超外差接收機、零中頻接收機、鏡像抑制接

3、收機、低中頻接收機,并比較了這幾種接收機的優(yōu)缺點。
　　 混頻器是接收機中的一個核心模塊,其性能的好壞直接影響了整個系統(tǒng)的性能。設計一個具有較好性能的混頻器就是本文的目的所在。文中概述了混頻器的原理,在接收機中,混頻器的作用是將射頻信號與本振信號進行混頻,下變頻到后繼模塊較好處理的中頻信號。按照不同的標準,可以將混頻器分成不同的種類,但是不管如何,混頻器的性能指標大致相同,主要包括轉換增益、線性度、噪聲系數(shù)等。通過對各性能指標的

4、分析可知,混頻器的設計要折中考慮增益、噪聲和線性度,而電流注入技術可以改善混頻器性能參數(shù)之間相互制約的關系。在眾多的性能指標中,線性度是比較重要的一個,因此本文著重對線性度進行了分析,包括非線性問題產生的因為以及優(yōu)化技術,都進行了詳細描述。
　　 本文設計了一種偶次諧波混頻器,采用倍頻電路來利用偶次諧波作為混頻器的本振信號,采用電流復用結構作為射頻輸入級來提高混頻器的轉換增益和線性度,在射頻輸入級和本振輸入級之間插入一個電感來進

5、一步提高混頻器的線性度,因此所設計的混頻器具有高增益高線性度的特點。在此基礎上,本文還做了進一步改進,將射頻級和本振級之間的大電感替換成LC諧振電路,對電路性能有了一定程度的提高,同時,減小了版圖面積,降低了成本。
　　 本文還嘗試設計了3-5GHz的寬帶混頻器,采用了折疊混頻器結構,降低了對電源電壓的要求,使跨導級和開關級更好地工作在飽和區(qū),同時跨導級采用了前饋電路技術,消除了三階失真,提高了線性度,所設計的混頻器同樣具有高線