射频发射前端混频器和滤波器的分析与设计

发布时间：2017-09-14 19:25

  本文关键词：射频发射前端混频器和滤波器的分析与设计

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【摘要】：近年来,射频无线通信领域经历了迅猛发展,CMOS工艺水平不断提升,低成本、低功耗、高集成度、高可靠性的射频集成电路已成为未来的发展趋势。在射频无线收发系统中,混频器实现信号频率变换,滤波器实现频段选择和信号抑制,二者是射频无线收发端不可缺少的重要组成模块。本文首先对混频器与滤波器的国内外研究现状作了论述。其次,针对系统性能指标,分析了整体电路实现形式,子电路对整体性能的影响。最后,基于TSMC 90 nm CMOS工艺完成了1.2 GHz混频器与滤波器的电路设计,版图绘制,仿真验证,并完成滤波器的芯片测试。本文设计有源滤波器采用Q-enhanced LC结构,并加入带阻结构,实现镜像抑制功能。测试结果表明,在中心频率处,滤波器增益16.32 dB,-1 dB通带18.53 MHz,-20 d B阻带左右分别为89.17 MHz、96.56 MHz,镜像抑制比40.97 dB,芯片功耗26.40mW。芯片工作正常,性能满足设计要求。本文设计上混频器采用伪差分的吉尔伯特单元,负载用电感进行匹配,仿真结果表明,该电路实现140 MHz中频信号到1.2 GHz射频信号的频率变换,转换增益0.11dB,输入1 dB压缩点-2.19 dBm,噪声系数6.3 dB,功耗10.7 mW。射频集成滤波器和混频器设计是射频单芯片系统研究的难题之一。本文设计的有源滤波器和上混频器具有良好的应用前景。
【关键词】：CMOS 射频集成电路 有源滤波器 上混频器
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN773;TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 研究背景和意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.2.1 混频器研究现状15
• 1.2.2 滤波器研究现状15-16
• 1.3 论文内容16-17
• 1.4 论文结构安排17-18
• 1.5 本章小结18-20
• 第2章 滤波器概述20-32
• 2.1 滤波器种类20-21
• 2.2 滤波器性能参数21-22
• 2.3 LC谐振回路22-23
• 2.3.1 LC谐振回路的概念22-23
• 2.3.2 LC谐振回路的特点23
• 2.4 选频特性23-28
• 2.4.1 并联谐振回路23-26
• 2.4.2 实际并联谐振回路26-28
• 2.5 Q-enhanced技术28-31
• 2.5.1 负电阻28-30
• 2.5.2 Q-enhanced技术30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 混频器概述32-42
• 3.1 混频器基本原理32-33
• 3.2 混频器性能参数33-37
• 3.2.1 增益33-34
• 3.2.2 噪声系数34-35
• 3.2.3 线性度35-37
• 3.2.4 端口隔离度与阻抗匹配37
• 3.3 混频器基本结构37-41
• 3.3.1 无源混频器37-39
• 3.3.2 有源混频器39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 有源滤波器和上混频器芯片设计42-64
• 4.1 有源滤波器芯片设计42-56
• 4.1.1 电路设计指标42
• 4.1.2 Q-enhanced LC滤波器电路设计42-50
• 4.1.3 notch电路设计50-52
• 4.1.4 整体电路设计52-55
• 4.1.5 稳定性分析55-56
• 4.2 上混频器芯片设计56-63
• 4.2.1 电路设计指标56-57
• 4.2.2 吉尔伯特电路设计57-60
• 4.2.3 本振缓冲电路设计60-61
• 4.2.4 整体电路设计61-63
• 4.3 本章小结63-64
• 第5章 版图设计与仿真验证64-78
• 5.1 版图设计64-68
• 5.1.1 版图设计规则64-65
• 5.1.2 整体版图规划65-68
• 5.2 仿真验证68-76
• 5.2.1 有源滤波器仿真验证68-72
• 5.2.2 上混频器仿真验证72-76
• 5.3 本章小结76-78
• 第6章 有源滤波器芯片测试78-84
• 6.1 测试方案78-80
• 6.2 测试结果80-83
• 6.2.1 直流测试80
• 6.2.2 S参数测试80-81
• 6.2.3 线性度测试81-82
• 6.2.4 测试小结82-83
• 6.3 本章小结83-84
• 结论84-86
• 参考文献86-90
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单90-92
• 致谢92

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本文编号：851883