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基于0.18μm硅射频CMOS工艺5.8GHz混频器设计

作　者: 王显超
导　师: 魏廷存
学　校: 西北工业大学
专　业: 软件工程
关键词: 无线局域网(WLAN) CMOS射频电路混频器(Mixer) 噪声系数(NF) Gilbert单元
分类号: TN773
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 242次
引　用: 1次
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内容摘要

目前，人们对网络的依赖性越来越强，传统局域网络已经不能满足人们对移动通信的需求，无线局域网应运而生。无线局域网正在成为人们经常使用的无线接入互联网的方式，成为近年来迅速增长的领域。一个典型的应用就是基于802.11a标准的无线局域网。射频集成电路(RFIC)是无线通信领域中不可缺少的关键电路，是无线通信的主要瓶颈。近年来，随着无线通信系统的容量和速率的提升，系统对RFIC的性能提出了更高的要求。同时，为了满足产品化后高可靠性和低成本的要求，用CMOS工艺实现单片集成的RFIC正逐渐成为研究的一个热点。噪声是设计混频器电路时需要考虑的一个非常重要的问题。本论文详细介绍了噪声的定义、形成机理以及来源，并给出了计算混频器噪声的步骤。然后介绍了应用于无线通信中混频器的基本原理以及几种常见的混频器结构，并对各种结构混频器的优缺点作了阐述。针对目前RFIC设计中应用最为广泛的Gilbert单元电路，文章作了较为详细的分析与比较。论文随后给出了一个应用于5.8GHz频段WLAN射频发射机前端混频器电路的设计，包括完整的电路结构、仿真以及版图和后仿真。该混频器以改进的Gilbert单元为核心，采用0.18μm CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺实现，主要性能指标如下：工作电压1.8V，工作频率5.8GHz，增益12dB，噪声10dB，1dB压缩点-12dBm。仿真结果符合设计要求。论文最后对整个设计进行了总结，提出了电路的改进方案以及今后工作的重点和方向。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-12
  1.1 研究背景及意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 集成电路工艺选择  9-10
  1.4 集成电路设计流程  10-11
  1.5 论文组织  11-12
第二章混频器设计与实现  12-44
  2.1 混频器概述  12-14
    2.1.1 基本原理  12-14
    2.1.2 本振幅度大小的确定  14
  2.2 混频器的性质  14-26
    2.2.1 变频增益(损耗)  14-15
    2.2.2 混频器噪声  15-22
    2.2.3 线性度  22-25
    2.2.4 端口间隔离度  25
    2.2.5 功率消耗  25-26
  2.3 混频器种类  26-35
    2.3.1 无源混频器  26-31
    2.3.2 有源混频器  31-35
  2.4 混频器的线性化设计  35-40
    2.4.1 源极衰减技术  35-36
    2.4.2 共栅放大技术  36-37
    2.4.3 muti-tanh原理线性化的跨导技术  37-38
    2.4.4 交叉线性跨导技术  38-39
    2.4.5 前馈线性技术  39-40
    2.4.6 负反馈技术  40
  2.5 混频器的端口匹配设计  40-43
    2.5.1 射频端口阻抗匹配  40-41
    2.5.2 本振端口阻抗匹配  41
    2.5.3 中频输出阻抗匹配  41-43
  2.6 混频器单元电路结构  43-44
第三章 GILBERT混频器电路优化设计  44-53
  3.1 混频器源极退化优化  45-46
  3.2 混频器电流注入优化  46-47
  3.3 混频器增益部分电路的设计  47-48
  3.4 混频器开关部分电路的设计  48
  3.5 混频器输出负载电路的设计  48-49
  3.6 混频器电路优化设计分析  49-53
    3.6.1 混频器变频增益仿真分析及优化  49-50
    3.6.2 混频器噪声仿真分析及优化  50-52
    3.6.3 混频器1dB压缩点分析及优化  52-53
第四章版图设计  53-62
  4.1 版图概述  53
  4.2 射频 CMOS电路版图设计考虑  53-56
    4.2.1 版图设计基本流程  53-54
    4.2.2 版图设计注意点  54-55
    4.2.3 版图设计时应注意的原则  55
    4.2.4 高速电路版图设计时应注意的各种效应  55-56
  4.3 本振为1GHz的混频器版图设计  56-59
    4.3.1 螺旋电感设计  56-58
    4.3.2 版图设计  58-59
  4.4 本振为1GHz的混频器仿真对比  59-62
第五章结论与展望  62-63
参考文献  63-65
发表论文和参加科研情况说明  65-66
致谢  66-67

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