低功耗超寬帶射頻接收機(jī)前端電路的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)大容量高性能無(wú)線通信系統(tǒng)的要求也日益提高。自從美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)開(kāi)放3.1～10.6GHz頻帶以來(lái)，超寬帶(UWB)技術(shù)一直是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。這種技術(shù)具有功耗低、數(shù)據(jù)傳輸速率高(通常＞1Gb/s)、抗干擾能力強(qiáng)、頻譜利用率高以及系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn)。然而，伴隨著無(wú)線智能手持終端的迅猛發(fā)展，功耗是限制其進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。因此研究與設(shè)計(jì)低功耗超寬帶射頻接收機(jī)芯片具有重大的理論與實(shí)踐意

2、義。
　　基于以上背景，在文獻(xiàn)閱讀與理論分析的基礎(chǔ)上，本文提出了應(yīng)用于UWB無(wú)線接收機(jī)前端且具有低功耗特點(diǎn)的低噪聲放大器(LNA)與下混頻器(Mixer)電路。本文的主要研究成果如下:
　　(1)提出了一種具有低功耗、高線性度以及高增益的低噪聲放大器。該電路采用共柵結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輸入匹配，采用正向襯底偏置技術(shù)與電流復(fù)用技術(shù)降低功耗，采用后失真技術(shù)提升線性度。仿真結(jié)果表明，在1.2V的工作電壓下，在2～12GHz頻帶內(nèi)，輸入反射系數(shù)

3、S11小于-10.1dB，輸出反射系數(shù)S22小于-15.2dB，最大轉(zhuǎn)換增益為16.9dB，最小噪聲系數(shù)為2.6dB，IIP3為10dBm，整個(gè)電路的功耗僅有1.9mW，以上仿真結(jié)果充分說(shuō)明了本文所設(shè)計(jì)的低噪聲放大器在低功耗條件下各方面性能良好。
　　(2)提出了一種具有低電壓、低功耗以及低噪聲特性的有源下混頻器。該電路基于傳統(tǒng)吉爾伯特(Gilbert)雙平衡結(jié)構(gòu)，使用襯底注入技術(shù)使電路實(shí)現(xiàn)低壓低功耗，使用動(dòng)態(tài)偏置技術(shù)降低混頻器的

4、噪聲。仿真結(jié)果表明，電路的工作電壓為0.79V，工作的頻率范圍為0.6～12GHz，轉(zhuǎn)換增益為9.5～13.1dB，噪聲系數(shù)為8.1～11.7dB，IIP3約為-10dBm，電路的功耗為0.8mW。以上仿真結(jié)果表明該混頻器實(shí)現(xiàn)了低電壓、低功耗以及低噪聲的優(yōu)良性能。
　　本文所提出的電路均采用0.18um RF CMOS工藝實(shí)現(xiàn)，采用ADS軟件對(duì)電路進(jìn)行模擬仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用Cadence軟件完成版圖設(shè)計(jì)。通過(guò)與近年來(lái)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文