180nm工艺下应用于GPS系统的混频器的研究与设计

发布时间：2017-09-12 14:06

  本文关键词：180nm工艺下应用于GPS系统的混频器的研究与设计

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【摘要】：随着以GPS为代表的GNSS不断发展完善，导航系统的应用领域也越来越多。如何使卫星导航系统拥有更高性能、更多功能成为当今研究的热点，所以卫星导航系统射频接收机的研究也被广泛关注，实现多频点、多模式、低功耗、小噪声和高线性度的射频接收机是当前的潮流。 双模式GPS射频接收机具有较高的集成度，芯片中包含了低噪声放大器、下变频混频器、频率综合器、可编程放大器、复数滤波器和自动增益控制电路等模块。 混频器是射频信号接收通路上的一个重要模块，主要功能是将射频信号下变频至基带信号，，它的转换增益、噪声系数、线性度等性能的优劣都会对系统性能影响很大。 射频接收机有两个工作模式，高增益模式和高线性度模式。本文对应两个不同的通路分别设计了一个有源混频器和一个无源混频器。 本文首先介绍了导航系统和射频接收机的背景知识，包括四大卫星导航系统的简单介绍和射频接收机结构和常见指标的介绍，然后介绍了混频器的基本原理，接着详细介绍了下变频混频器的设计，其中有源下变频混频器是带有源极负反馈电阻和分流方法（currentbleeding）的吉尔伯特结构，无源下变频混频器的结构是电流驱动型的双平衡无源混频器。然后文章对偏置电路做了一些介绍，包括恒定跨导电流源和带隙基准电流源的原理和设计，最后给出了TSMC0.18m工艺下的仿真结果。
【关键词】：GPS 高线性度 低噪声 有源/无源混频器
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 研究背景及意义13
• 1.2 四大导航系统简介13-16
• 1.2.1 美国的 GPS 系统14
• 1.2.2 俄罗斯的 GLONASS 系统14-15
• 1.2.3 欧盟的伽利略系统15
• 1.2.4 中国的北斗导航系统15-16
• 1.3 设计目标和主要工作16
• 1.4 论文的组织结构16-17
• 第二章 射频接收机的系统结构17-32
• 2.1 射频接收机介绍17-25
• 2.1.1 超外差接收机18-20
• 2.1.2 零中频接收机20-23
• 2.1.3 低中频接收机23-25
• 2.2 射频电路的常见系统指标说明25-29
• 2.2.1 噪声系数25-27
• 2.2.2 线性度27-29
• 2.3 双模射频接收机结构29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 混频器的基本理论32-62
• 3.1 混频基本原理32-34
• 3.1.1 非线性器件的混频功能32-33
• 3.1.2 开关电路实现混频功能33-34
• 3.2 混频器的分类34-35
• 3.3 混频器的指标35
• 3.4 有源混频器的设计35-45
• 3.4.1 电路框图35-36
• 3.4.2 射频可编程放大器的结构选择36-38
• 3.4.3 射频可编程放大器的噪声分析38-41
• 3.4.4 双平衡有源混频器单元的工作原理41-42
• 3.4.5 双平衡有源混频器的噪声分析42-45
• 3.4.6 线性度考虑45
• 3.5 无源混频器的设计45-61
• 3.5.1 电路框图45-46
• 3.5.2 跨导级的结构选择46-49
• 3.5.3 跨导级的噪声分析49-50
• 3.5.4 开关级的优化设计50-56
• 3.5.5 负载级的结构选择56-59
• 3.5.6 负载级的噪声分析59-60
• 3.5.7 负载级偏置电流的选择60-61
• 3.6 本章小结61-62
• 第四章 偏置电路62-68
• 4.1 偏置电流源62-67
• 4.1.1 恒定跨导（constant gm）电流源的工作原理62-64
• 4.1.2 带启动电路的恒定跨导电流源64-65
• 4.1.3 带隙基准（bandgap）电流源的工作原理65-67
• 4.2 本章小结67-68
• 第五章 仿真结果68-74
• 5.1 测试电路图68-69
• 5.2 仿真条件69-73
• 5.2.1 有源混频器仿真结果69-71
• 5.2.2 无源混频器仿真结果71-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第六章 总结与研究展望74-75
• 6.1 总结74
• 6.2 研究展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文80

【共引文献】

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本文编号：837648