L、S波段射频收发机前端集成电路的研究与设计

发布时间：2020-04-02 16:58

【摘要】：近些年来,认知无线电、软件无线电以及可配置多标准多带/宽带收发机越来越受到重视,而宽带收发机射频前端由于具有低功耗、小尺寸以及低复杂度等特点被广泛研究并采用。本文对应用于L、S波段的宽带射频收发前端集成电路设计技术进行了深入研究,并采用标准0.18μm CMOS工艺分别设计了两款射频接收机前端集成电路和一款射频发射机前端集成电路。针对接收机获取信号动态范围大的特点,射频接收机前端分别采用可旁路LNA和负载可变LNA结合相应的下混频器来实现。具体地,前者包含的宽带LNA和下混频器主要基于共栅-电容交叉耦合结构实现,且LNA采用级间电感、并联峰化电感以及电流注入等技术来拓展带宽并降低噪声等。当LNA被旁路时,高线性度的下混频器直接接入信号通路,其利用T型匹配网络来实现宽带阻抗匹配。后者则主要基于正-负反馈结构实现,且LNA以电容交叉耦合形式的电流源代替传统的电感,节省了芯片面积,并通过切换负载阻抗的方式来实现高增益和高线性度的模式转换,而下混频器结合动态电流注入技术改善了噪声性能。针对发射机前端处理的信号幅度较大的特点,射频发射前端电路采用3.3V MOS管来提高线性度和击穿电压。其中,上混频器采用源退化电感与栅源简并电容结合的方式来实现输入窄带匹配和高线性度;驱动放大器选择伪差分的cascode结构来保证电路的线性度和稳定性。所设计的射频收发机前端均能工作在预期的1.3~2.3GHz频带且取得预期的性能。旁路式射频接收前端的芯片面积为3.61mm~2,后仿真结果表明:S_(11)-10.1dB、S_(22)-12.7dB,NF4.3dB,增益20.3dB/2dB两档可调,低增益模式下的IP_(1dB)-9.64dBm;负载切换式射频接收前端的芯片面积为1.16mm~2,后仿真结果表明:S_(11)-11.5dB、S_(22)-10.4dB,NF4.83dB,增益20dB/4.78dB两档可调,低增益模式下的IP_(1dB)-10dBm。射频发射前端的芯片面积为0.83mm~2,后仿真结果表明:S_(11)-11dB,S_(22)-10dB,增益大于10dB,IP_(1dB)-8.61dBm,OP_(1dB)5.02dBm。
【图文】：

电大学硕士研究生学位论文 第三章 L、S 波段射频接收机前端电路的研究 电容交叉耦合型 LNA 的仿真CCC-LNA 的电路设计基于 0.18μmRFCMOS 工艺库以及标准 PVT 环境（温度 27压 1.8V、tt 工艺角）。本节对 LNA 的 S 参数、噪声系数和线性度进行了仿真。由图 3.6（a）可知，在 1.3GHz 到 2.3GHz 的频带范围内，S11小于-11dB。而为了匹配到 50 欧姆的下混频器，LNA 的输出端加了源跟随器结构的输出缓冲，仿真望频带内，S22小于-11dB。因此，LNA 具有良好的输入输出匹配特性。功率增益很高的平坦度，最高为 20dB；S12为反向隔离度，小于-53dB，说明 LNA 具有较离度。由图 3.6（b）可以看出，NF 在期望频带内小于 2.9dB，且在 1.6GHz 处，L最小的 NF 2.67dB。

S22小于-11dB。因此，LNA 具有良好的输入输出匹配特性。功率增益很高的平坦度，最高为 20dB；S12为反向隔离度，小于-53dB，说明 LNA 具有较好离度。由图 3.6（b）可以看出，NF 在期望频带内小于 2.9dB，且在 1.6GHz 处，LN最小的 NF 2.67dB。（a） （b）图 3. 6 CCC-LNA 的 S 参数和 NF 的前仿真：（a）S 参数，（b）NF图 3.7 给出了 LNA 的 IP1dB和 IIP3 的前仿真结果，其中 IP1dB为-22dBm，IIP3 为-11d
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN830;TN850;TN773

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 饶浩;梁显锋;张津舟;安军社;;一种轻小型S波段卫星中继通信机的设计与实现[J];海洋技术学报;2019年04期

2 周玲,先敬谦;S波段超小型调频发射机[J];上海航天;1998年02期

3 陈泽宗;陈佩弦;赵晨;谢飞;;船载S波段雷达多普勒谱模型[J];舰船科学技术;2018年01期

4 陈超;胡志群;胡胜;张扬;;广州S波段双偏振雷达数据质量初步分析[J];热带气象学报;2018年01期

5 刘永锋;温丹莉;;S波段四端口差相移式大功率环行器设计[J];磁性材料及器件;2019年02期

6 张亚欧;张培忠;宁金贵;王尤颜;;一种S波段的超材料设计研究[J];兵器装备工程学报;2018年01期

7 韩孟飞;王小军;窦骄;赵笛;;一种小型S波段无源相控阵天线及其在小卫星上的应用[J];遥测遥控;2018年02期

8 余灵;习聪玲;姚虹蛟;郭昊;金佳斌;;一种双通道结构的S波段掺铒光纤放大器[J];电脑编程技巧与维护;2018年05期

9 尚江华;;船载S波段卫星动中通天线的应用[J];河北省科学院学报;2017年03期

10 李占祥;岳宏卫;吴超飞;龚全熙;;S波段低噪声放大器的设计[J];桂林电子科技大学学报;2018年06期

相关会议论文 前10条

1 杨森;段兆云;靳磊东;王彦帅;;一种S波段超材料返波振荡器[A];第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C];2017年

2 杨晨;陈良圣;;一种S波段小型化低温低噪声平衡放大器的研制[A];2017年全国天线年会论文集（上册）[C];2017年

3 文政科;李伟明;伍捍东;;S波段大功率聚焦透镜卡塞格伦天线设计[A];2018年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2018年

4 李烨;李冬凤;杨璐旋;左海渤;王子威;;S波段反转永磁聚焦宽带大功率多注速调管的研制[A];中国电子学会真空电子学分会第二十一届学术年会论文集[C];2018年

5 徐鸣一;潘佳文;邵楠;;厦门5.7特大暴雨S波段双偏振雷达及闪电观测分析[A];第35届中国气象学会年会 S1 灾害天气监测、分析与预报[C];2018年

6 杨森;段兆云;王彦帅;王新;;基于左手材料的S波段返波振荡器[A];第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C];2017年

7 王新;段兆云;杨森;汪菲;李士锋;;一种基于超材料的S波段扩展互作用速调管[A];第十八届全国等离子体科学技术会议摘要集[C];2017年

8 袁秋会;滕斌;霍建华;;S波段综合遥测接收机[A];2012航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2012年

9 姜亚祥;谢春坚;耿浩;程鑫;;S波段轻、小型化数传发射机设计[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十九次学术会议论文集（下册）[C];2006年

10 董哲仑;陈建民;齐宏业;韩国栋;;S波段高增益高平坦度低噪声放大器设计[A];2017年全国天线年会论文集（上册）[C];2017年

相关博士学位论文 前2条

1 黄华;S波段长脉冲相对论速调管放大器的理论与实验研究[D];中国工程物理研究院;2006年

2 何光鑫;中国新一代多普勒天气雷达速度退模糊研究[D];南京信息工程大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 吴应坚;L、S波段射频收发机前端集成电路的研究与设计[D];南京邮电大学;2019年

2 刘雨滢;S波段高性能腔体滤波器技术研究[D];电子科技大学;2019年

3 王振翔;S波段小型化LTCC带通滤波器的设计[D];浙江工业大学;2017年

4 张哲;基于GaN芯片的S波段宽带功率放大器的设计[D];电子科技大学;2018年

5 汪舵;基于S波段双极化雷达的最优化定量测雨方法研究[D];南京信息工程大学;2017年

6 黄祥;基于超材料的S波段扩展互作用速调管[D];电子科技大学;2017年

7 闫梦婕;S波段两级平衡式低噪声放大器的研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

8 张栋;S波段同轴相对论扩展互作用腔振荡器设计[D];电子科技大学;2017年

9 闫文康;S波段相对论速调管高效率微波提取技术研究[D];电子科技大学;2017年

10 张立涛;基于半实物仿真的S波段雷达与LTE系统干扰共存研究[D];北京邮电大学;2016年

，

本文编号：2612200