CMOS超宽带低噪声放大器和混频器的设计

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无线通信技术是当前发展最迅速、最具活力的技术领域之一。在这个领域中，
各种新技术、新方法层出不穷。其中超宽带(Ultra．WideBand，UWB)技术是在20
世纪90年代以后发展起来的一种具有巨大发展潜力的新型无线通信技术。目前超
宽带技术以其高速率、低功耗等特性正受到通信学术界和产业界的重视，并将获得
日益广泛的应用。因此，研究并提高超宽带射频通信电路性能，对无线通信的发
展具有重要的科学意义和现实意义。
本文以射频接收机前端关键器件中的低噪声放大器与混频器为研究对象，在
系统分析超宽带射频接收机结构及其性能指标的基础上，根据低噪声放大器和混
频器的工作原理与技术参数设计电路，然后结合国家自然科学基金项目(射频集
成电路设计的电流模式方法学研究No．60776021)并综合多种因素，提出了一种电
流模式级联电路。主要工作有：
(1)针对超宽带信号的特点，慎重选择了射频接收机结构，分析了其存在的
问题并提出了零点漂移、闪烁噪声等问题的解决方案；
(2)设计出一种低复杂度的超宽带低噪声放大器。该放大器工作在1—1OGHz，
可以应用于超宽带和蓝牙等设备。电路中采用共栅结构实现宽带输入匹配，共源
放大器同时完成增益放大和输出匹配，两级之间级问电感补偿高频增益，实现了
宽带内的增益平坦。该电路在整个带宽内输入和输出反射系数s11和S22都小于
．10dB，最高增益达到12．1dB，最小噪声系数为3．8dB，在5GHz三阶交调截点
．4．1dBm，在1．5V的供压下，功耗为12．6mW，具有小功耗小面积的优点；
(3)设计出一种应用于3．1．10．6GHz的电流模式混频器。混频器共享前级放大
器的负载实现匹配和高增益。放大器的输出电流可以直接作为混频器的输入信号，
这样省去了混频器的跨导级，从而节约了芯片面积和功耗。混频器负载级采用交
差耦合对管来放大电流，以提高转换增益。此级联电路最高转换增益达到21dB，
输入和输出反射系数S1l和S22小于．10dB，最小单边带噪声系数为8．5dB，在
5GHz点的IIP3为．4dBm，在1．5V的供压下整个级联电路的功耗只有13．6mw，
性能优良。
本文所提出的电路先由ADS软件优化仿真，然后通过Candence软件仿真确
认后画出版图，进行后仿真验证。通过与国内外发表的设计做比较发现，本文提
出的电路在线性度和功耗方面有一定的优势。
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