射频接收机及其关键模块研究

作     者：陈中华 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘洋

授予年度：2021年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 

主      题：接收机 低噪声放大器 混频器 运算放大器 复数滤波器 

摘      要：无线通信技术已经遍及我们生活的方方面面,5G、蓝牙、Wi Fi,我们都是无线技术的受益者。接收机是无线通信的重要模块,负责接收处理天线接收到的复杂信号,将信号从射频下变频到较低的中频。接收机的性能好坏直接影响到无线通信的质量。本文对当前主流的接收机结构做了介绍,对比各结构的优缺点,最后确定低中频接收机作为本次设计的接收机结构。设计了一个无电感共栅型低噪声放大器,使用了跨导增强结构和双共源级单端转双端结构。最后实现了一个无电感宽带低噪声放大器,带宽为0.1GHz～1.17GHz,1.2V电源电压下功耗为11.4m W,增益21.9d B,最低噪声系数为1.41d B,输入三阶交调点IIP3为-23.916d Bm。介绍了混频器的工作原理,分析了几种典型的混频器结构。根据分析,设计了一种改进型吉尔伯特混频器,将I路和Q路设计在同一电路中,采用电流补偿型结构,解决了传统吉尔伯特电路中增益和噪声之间的矛盾。该混频器在电源电压1.2V功耗为12.2m W,中频频率为2MHz,本振功率为0d Bm,转换增益为17.364d B,噪声系数为5.46d B,输入三级交调点为-7.20d Bm。分析各滤波器的结构,结合电路的设计需要,设计了应用于复数滤波器中的运算放大器,该运放的增益带宽积为372.164MHz,相位裕度为59.332°,用该运放,本文设计了一个复数滤波器,工作频率为2MHz,带宽为1MHz,采用有源RC滤波器中的Tow-Thomas结构,为切比雪夫型四阶复数滤波器,1.2V电源电压下功耗为4.3m W,增益为23.1d B,纹波为2.21d B,群延时为693.599ns,噪声系数37.93d B,输入三阶交调点为-22.9d Bm。最终设计了一种宽带低中频接收机,在GSMC0.13um工艺,cadence仿真软件,电源电压为1.2V,功耗为25.4m W,工作带宽为0.1～1.17GHz,增益为60.76d B,噪声系数为6.56d B,输入三阶交调点为-27.54d Bm,中频频率为2MHz,带宽为1MHz。最后对整个工作做了总结,在已有的基础上做了展望。