基于P和L频段射频前端关键电路研究

宽带论文 CMOS论文 射频前端论文 低噪声放大器论文
论文详情
随着CMOS工艺的不断进步,促进了高集成度的射频收发机的不断发展。低噪声放大器和混频器是接收机射频前端两个关键电路模块,研制高性能的低噪声放大器和混频器一直是研究的热点。本文基于CMOS工艺研究设计了可应用于数字电视调谐器的P波段宽带低噪声放大器和无源混频器以及可应用了北斗二号的L频段窄带低噪声放大器。首先,介绍了该课题的研究背景,以及国内外关于宽带低噪声放大器和高线性度混频器的研究状况。论文在总结相关文献的基础上,对噪声的二端口网络、功耗限制条件下的噪声优化方法、低噪声放大器常用的线性化技术以及低噪声放大器的常用四种电路结构进行理论分析。在经典的共源共栅低噪声放大器基础上采用电容交叉耦合技术设计了L频段窄带高增益低噪声放大器。该结构在提高共栅管跨导的同时改进了共源放大管的输入匹配,解决了栅极电感的集成问题。该低噪声放大器工作在1.8V电源电压下,采用了SMIC 0.18μm工艺库,ADS仿真结果为:中心频率1.561GHz处增益为19.684dB,噪声系数为2.045dB,线性度IIP3大于-5.5dBm,电流消耗7mA。其次,本文介绍了混频器的性能参数、有源混频器与无源混频器的比较、重点分析了提高无源混频器线性度的几种方法。接着根据P波段接收机的具体指标要求,分别设计了P波段宽带可变增益低噪声放大器以及无源混频器。为了缓解共栅结构易实现宽度匹配以及较高噪声系数的矛盾,P波段低噪声放大器采用了噪声相消技术的共栅结构,有效的降低了共栅放大管的噪声。本次P波段接收机工作频段为370MHz~650MHz,输入信号功率范围较大(-40dBm~-10dBm),因此设计了可变增益的低噪声放大器,满足各个输入功率能量下的信号处理。根据输入信号功率大小,改变控制位,实现步长10dB的增益变化。基于TSMC 0.18μm工艺库,Cadence仿真结果显示在高增益模式下指标为:NF<2.3 dB,Gain>20 dB,IIP3>5.8dBm。同时设计了P波段无源混频器,根据单输入和双输入两种结构,分别设计了单平衡无源混频器和双平衡无源混频器。双平衡无源混频器采用传统的结构,仿真显示IIP3>28dBm。在传统结构的基础上,对单平衡无源混频器进行改进,仿真验证了在重负载下,改进后的结构有更高的转换增益和更好的噪声性能。最后,对P波段接收机射频前端电路进行版图设计,合理的版图设计对最后的流片结果至关重要。在尽量较小PCB测试板的外在影响的情况下,对流片后的P波段射频芯片进行测试,测试结果基本满足设计要求。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6-7页
第1章 绪论第10-13页
    1.1 选题背景第10页
    1.2 国内外研究现状第10-11页
    1.3 论文的主要内容和安排第11-13页
第2章 低噪声放大器的结构与分析第13-33页
    2.1 LNA 噪声理论分析第13-20页
        2.1.1 二端口网络噪声第13-16页
        2.1.2 LNA 的主要噪声源第16-18页
        2.1.3 功耗限制下的噪声优化第18-20页
    2.2 LNA 线性度理论分析第20-25页
        2.2.1 LNA 的线性度第20-21页
        2.2.2 LNA 线性度分析与优化第21-25页
    2.3 输入输出匹配第25页
    2.4 LNA 常用结构分析与比较第25-33页
        2.4.1 并联电阻共源结构第26-27页
        2.4.2 并联-串联负反馈共源结构第27-28页
        2.4.3 共栅放大结构第28-30页
        2.4.4 源简并电感共源结构第30-32页
        2.4.5 总结第32-33页
第3章 混频器结构与分析第33-42页
    3.1 混频器概述第33-37页
        3.1.1 混频器原理第33-34页
        3.1.2 混频器性能参数第34-36页
        3.1.3 混频器分类第36-37页
    3.2 有源混频器与无源混频器比较第37-38页
    3.3 线性度分析第38-42页
        3.3.1 吉尔伯特(Gilbert)混频器第38-40页
        3.3.2 无源混频器线性度分析与优化第40-42页
第4章 射频前端关键电路研究第42-68页
    4.1 L 波段窄带电容交叉耦合 LNA第42-48页
        4.1.1 单端共源共栅结构第42-43页
        4.1.2 电容交叉耦合技术第43-45页
        4.1.3 基于电容交叉耦合技术 L 波段固定增益窄带 LNA 设计第45-48页
    4.2 P 波段接收机结构与指标设定第48-50页
        4.2.1 接收机结构设定第48-49页
        4.2.2 射频前端电路指标设定第49-50页
    4.3 P 波段宽带可变增益 LNA第50-62页
        4.3.1 常用宽带结构第50-51页
        4.3.2 噪声相消技术第51-53页
        4.3.3 基于噪声相消技术 P 波段可变增益宽带 LNA 设计第53-56页
        4.3.4 电路仿真结果第56-60页
        4.3.5 单端输出结构与比较第60-62页
    4.4 P 波段无源混频器设计第62-64页
    4.5 BYPASS 路径无源混频器的改进结构第64-68页
第5章 芯片实现与芯片测试第68-72页
    5.1 芯片版图设计第68-70页
    5.2 PCB 测试板设计第70页
    5.3 芯片测试第70-72页
第6章 总结与展望第72-74页
    6.1 总结第72-73页
    6.2 进一步工作及展望第73-74页
致谢第74-75页
参考文献第75-80页
附录第80-81页
详细摘要第81-85页
论文购买
论文编号ABS628137,这篇论文共85页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付25.5
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付42.5
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656