0.6～3GHz无电感射频接收机前端电路

作     者：梁毅江 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹雪城

授予年度：2016年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：无电感 宽带接收机 前端电路 低噪声放大器 混频器 

摘      要：当今无线通信已经发展成为经济社会发展以及大众日常生活中不可缺失的组成部分。无线通信的实现必须遵循某一个具体的协议,而不同的通信协议对具体电路的工作频段和性能有着不同的要求,传统的解决方案是开发多套窄带系统来满足多协议通信的需要,但这会提高通信成本。伴随晶体管尺寸等比例缩小的进程,如今晶体管截止频率已经提升至几百吉赫兹,使得在同一块芯片上设计集成多种通信协议的电路成为了可能,这种方案可以预见将会降低多协议通信的成本。本文对应用于多频段多模式宽带接收机射频前端模块的电路进行研究,并且针对片上电感占芯片面积大的缺点,本文提出一个应用于宽带无电感射频接收机的前端电路。低噪声放大器(LNA)承担着将天线接收到的微弱信号进行放大的作用,为了保证输出信号一定的信噪比以及抑制后级电路对系统噪声性能的影响,低噪声放大器要求低噪声和高增益。本文提出采用带有源反馈的源级输入匹配结构,并在反馈环路上增加了串联电阻,提升了LNA的噪声性能,采用电流复用结构使得LNA具有高增益以及更高的二阶交调点,为了抑制输入信号的共模分量,LNA采用全差分结构,引入电流源对电路进行偏置则降低了对偏置电路的设计要求。混频器承担着将LNA输出信号下变频的作用。本文对当今最常见的有源和无源两种开关型混频器的电路原理进行了分析和比较,基于闪烁噪声性能和线性度的考虑,本文提出采用无源混频器。为了抑制非理想因素对接收机性能的不利影响,本文介绍了接收机I/Q模拟信号失配校正以及提高接收机二阶交调点的电路实现方法。电路在180nm CMOS工艺条件下进行了电路仿真验证,结果表明在2GHz频率处:LNA噪声系数为1.7dB,电压增益17.7dB,输入三阶交调点-1.9dBm,频率范围0.6GHz输入反射系数S11小于-10dB;射频前端电路中频带宽0.30MHz,噪声5.5dB,电压增益35.4dB,输入三阶交调点-7.3dBm。