C波段射频接收前端设计

发布时间：2017-08-19 22:18

  本文关键词：C波段射频接收前端设计

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【摘要】：有源电子扫描阵列(AESA, Active Electronic Scanning Array)将广泛应用于下一代雷达、通讯与电子战系统,系统需要满足机载、星载、球载等多平台的应用,这对成千上万个分布式收发(T/R)单元的成本、体积和重量提出了更高的要求,T/R组件必须具备更高的集成度、更低的成本和更多的功能。相控阵多功能芯片是解决下一代T/R组件高集成度、低成本与多功能的有效技术途径之一。本文采用0.18μm RF CMOS工艺设计了应用于C波段的射频接收前端电路,包括单转双低噪声放大器、正交下变频混频器和±45。移相器,其主要功能是接收射频信号,实现频率转换和镜像抑制。单转双低噪声放大器采用共栅-共源(Common-Gate-Common-Source, CG-CS)基本结构完成单端信号到差分信号的转换,通过层叠电容交叉耦合结构的共栅级引入正反馈通路来提高电路的增益并抑制噪声。负载采用RLC并联谐振网络,提高该级的增益和输出线性度,电阻R的大小可以改变谐振网络的Q值,从而调节射频信号的带内波动。正交下变频混频器基于吉尔伯特双平衡结构,采用I/Q共享跨导级减小电路的失配,LC并联谐振网络作负载提高电路的增益和输出线性度,采用电阻源级负反馈提高电路的输入线性度。±45。移相器采用两级RC多相滤波器结构,实现中频信号的选择以及镜像信号的抑制。本文给出了C波段射频接收前端的电路设计和版图设计,并结合工艺角和温度完成了前仿真、后仿真验证。射频接收前端的后仿真结果表明：在3.3V的电源电压下,接收前端的工作电流为60.80mA,变频增益为24.24dB,噪声系数小于7.81dB,输出ldB压缩点为8.34dBm,输入匹配S11小于-20.57dB,镜像抑制度大于48.48dBc。本文设计的C波段射频接收前端性能满足设计指标要求,可以应用于C波段射频收发芯片。
【关键词】：接收前端 镜像抑制 高集成度
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 有源电子扫描阵列概述8-9
• 1.1.2 AESA射频集成电路发展现状9-10
• 1.2 本文的研究内容及设计指标10-11
• 1.3 本文的结构11-14
• 第二章 射频接收前端设计理论与方法14-26
• 2.1 无线接收机结构14-17
• 2.1.1 超外差结构14-15
• 2.1.2 零中频结构15
• 2.1.3 低中频变频结构15-16
• 2.1.4 镜像抑制结构16-17
• 2.2 接收机性能参数17-21
• 2.2.1 噪声系数17
• 2.2.2 线性度17-20
• 2.2.3 灵敏度20
• 2.2.4 动态范围20-21
• 2.3 射频接收前端主要电路结构分析21-25
• 2.3.1 低噪声放大器常用结构21-23
• 2.3.2 混频器常用结构23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 射频接收前端电路设计26-50
• 3.1 接收前端电路结构设计26
• 3.2 单转双低噪声放大器设计26-34
• 3.2.1 低噪声放大器主要性能参数26-27
• 3.2.2 单转双低噪声放大器电路设计27-31
• 3.2.3 单转双低噪声放大器前仿真验证31-34
• 3.3 I/Q正交下变频混频器设计34-39
• 3.3.1 混频器主要性能参数34-35
• 3.3.2 I/Q正交下变频混频器电路设计35-36
• 3.3.3 I/Q正交下变频混频器前仿真验证36-39
• 3.4 ±45°移相器设计39-42
• 3.4.1 ±45°移相器电路设计39-41
• 3.4.2 ±45°移相器前仿真验证41-42
• 3.5 接收前端前仿真验证42-48
• 3.5.1 接收前端工作电流的前仿真结果42
• 3.5.2 接收前端输入匹配的前仿真结果42-43
• 3.5.3 接收前端变频增益的前仿真结果43-45
• 3.5.4 接收前端噪声系数的前仿真结果45
• 3.5.5 接收前端线性度的前仿真结果45-46
• 3.5.6 接收前端镜像抑制度的前仿真结果46
• 3.5.7 接收前端本振隔离度的前仿真结果46-47
• 3.5.8 接收前端前仿真结果总结47-48
• 3.6 本章小结48-50
• 第四章 射频接收前端版图设计与后仿真50-62
• 4.1 版图设计50-51
• 4.1.1 版图的匹配设计50
• 4.1.2 版图的寄生优化50-51
• 4.1.3 版图的可靠性设计51
• 4.2 接收前端的版图设计51-52
• 4.3 接收前端的后仿真结果52-59
• 4.3.1 接收前端工作电流的后仿真结果52
• 4.3.2 接收前端输入匹配的后仿真结果52-53
• 4.3.3 接收前端变频增益的后仿真结果53-55
• 4.3.4 接收前端噪声系数的后仿真结果55-56
• 4.3.5 接收前端线性度的后仿真结果56
• 4.3.6 接收前端镜像抑制度的后仿真结果56-58
• 4.3.7 接收前端本振隔离度的后仿真结果58-59
• 4.4 接收前端后仿真结果总结59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第五章 射频接收前端芯片测试方案62-68
• 5.1 接收前端的芯片引脚说明62-63
• 5.2 键合测试PCB设计63-64
• 5.3 接收前端测试仪器说明64-65
• 5.4 接收前端的测试方案65-66
• 5.4.1 增益特性测试65
• 5.4.2 噪声特性测试65-66
• 5.5 本章总结66-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文76

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本文编号：703263