433MHz频段射频接收前端电路设计

作     者：尹鸿杰 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴建辉;赵文遐

授予年度：2015年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：低功耗 射频前端电路 电流复用 电容交叉耦合 电流分流技术 

摘      要：无线射频芯片是通信系统电路的核心组成模块,它的性能直接决定整个通信系统的通信质量。射频接收前端电路作为无线射频芯片接收链路的重要组成部分,它的功耗占据整个收发芯片功耗的30%-40%。因而研究降低射频接收前端电路的功耗对降低整个收发芯片的功耗很有意义。论文主要设计工作在433MHz频段FSK接收模式的低功耗射频接收前端电路：低噪声放大器和下变频混频器。论文分析了射频前端电路的国内外研究现状,介绍了低噪声放大器和混频器的基本原理和主要性能参数,比较了一些常用的经典电路结构,结合系统要求设计出相应的电路结构：在低噪声放大器的设计中,为了避免使用直流负反馈电路,采用了将]PMOS晶体管层叠在NMOS晶体管之上的电流复用技术,同时针对该结构设计了相应的偏置电路;改进电容耦合结构,以增大低噪声放大器的等效输入跨导,提高电路的噪声性能;在混频器的设计过程中,首先针对低噪声放大器增益不足的现象,添加了一级放大电路,同时结合折叠设计方法,将该级放大电路与混频器的跨导级设计在同一支路,构成电流复用,达到降低功耗的目的;为了降低混频器的噪声系数,采用电流分流技术以降低流经开关管的电流;在混频器的输出端设计了电阻网络,控制电路的高低两种增益模式。基于SMIC 0.18μm RFCMOS工艺设计了电路和版图,并完成相应的仿真。仿真结果显示：在1.8V的电源电压下,整个前端电路在高增益模式下可以提供49.7dB的增益,低增益模式为45.03dB,前端电路的噪声系数约为6.75dB,三阶输入截断点IIP3约为-19dBm,整个电路消耗2.42mA的电流。