Ka波段自动增益控制电路设计

发布时间：2017-03-23 10:17

  本文关键词：Ka波段自动增益控制电路设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在无线通信系统中,由于外界各种因素的影响,使得接收机所收到的信号强度并不是固定的,而具有很大的动态范围,因此接收机收到的信号具有不稳定性,需要采用一种电路来维持信号的稳定性。这种电路就是自动增益控制电路(Automatic Gain Control,简称AGC)。本文首先介绍了射频理论相关知识,包括射频器件特性和宽带设计。利用宽带设计的相关理论知识对于整个系统的各部分电路进行改进。通过分析反馈控制系统的相关理论知识和自动增益控制电路的基本结构及性能指标,进一步对课题进行研究。自动增益控制电路主要包括可控增益放大器、峰值检测电路、比较器、控制信号产生电路等。在设计的过程中要考虑到自动增益控制电路的性能指标,例如动态范围、响应时间等。课题采用SMIC 0.18μm RF CMOS工艺进行电路设计,供电电压为1.8V。工作频率在27.5GHz～31.3GHz之间,中心频率为29.4GHz。在电路设计中由于库工艺的限制,采用微带线来提供性能较好的电感。自动增益控制电路的可控动态范围在-20dB～20dB之间。经过对各部分电路的理论分析和电路设计,选择最优的电路结构,采用切比雪夫带通滤波器对于输入信号进行滤波；可控增益放大器选择Gilbert结构,并采用扩展带宽技术实现；峰值检测电路采用MOS管构成的电流镜结构；利用三极管电压与电流的指数关系构成控制电压产生电路,将这些电路分别调试后进行整体仿真,基本满足课题的要求。本文在Cadence环境下进行电路的设计,利用Cadence的Spectre RF工具进行仿真电路。再使用Virtuoso Layout Editor工具进行电路的版图设计,版图整体面积为1.15mm2。最后提取寄生参数后对电路进行后端仿真,后端仿真后输出的稳定电压偏差在十几毫伏左右。
【关键词】：自动增益控制电路 可控增益放大器 Ka波段 接收机
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-16
• 1.1 微波频率划分及特性10-12
• 1.2 自动增益控制系统基础概念12-13
• 1.3 自动增益控制系统发展史及现状13-14
• 1.4 课题内容及结构14-16
• 2 射频无源器件及带宽扩展基础16-32
• 2.1 射频集成元件的特性16-22
• 2.1.1 射频无源器件特性16-20
• 2.1.2 微带线特性20-22
• 2.2 宽带设计22-30
• 2.2.1 宽带拓扑电路结构22-27
• 2.2.3 利用零点增加带宽27-30
• 2.3 本章总结30-32
• 3 自动增益控制系统理论32-48
• 3.1 反馈控制理论32-36
• 3.1.1 反馈控制系统结构32-33
• 3.1.2 反馈控制系统的线性分析33-35
• 3.1.3 反馈控制系统的指标35-36
• 3.2 自动增益控制原理及结构分析36-46
• 3.2.1 自动增益控制电路工作原理36-39
• 3.2.2 自动增益控制电路的性能指标39-40
• 3.2.3 可变增益放大电路基础40-46
• 3.3 本章总结46-48
• 4 自动增益控制系统电路设计48-76
• 4.1 可控增益放大器设计及仿真48-54
• 4.1.1 VGA设计48-49
• 4.1.2 VGA仿真49-54
• 4.2 峰值检测器设计及仿真54-59
• 4.2.1 峰值检测器的设计54-58
• 4.2.2 峰值检测器的仿真58-59
• 4.3 控制电压产生回路电路及仿真59-64
• 4.3.1 比较器设计59-60
• 4.3.2 控制电路产生电路设计60-62
• 4.3.3 电路仿真结果62-64
• 4.5 输入带通滤波器的设计及仿真64-72
• 4.5.1 带通滤波器设计64-69
• 4.5.2 带通滤波器仿真69-72
• 4.6 整体电路设计72-75
• 4.6.1 输出阻抗匹配72-73
• 4.6.2 整体电路仿真结果73-75
• 4.7 本章总结75-76
• 5 版图设计与后端仿真76-82
• 5.1 相关元件版图76-77
• 5.2 整体版图77-79
• 5.3 电路后仿79-80
• 5.4 本章总结80-82
• 6 结论82-84
• 参考文献84-88
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果88-92
• 学位论文数据集92

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