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CMOS射频超宽带混频器的研究

作　者: 董怀玉
导　师: 余宁梅；牛兰奇
学　校: 西安理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 射频混频器超宽带器件模型阻抗匹配
分类号: TN773
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 514次
引　用: 1次
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内容摘要

论文针对目前射频集成电路发展的趋势和无线通信技术的发展需求,结合超宽带通信的技术优势,设计了用于超宽带无线通信系统接收机中的CMOS射频混频电路,该电路可以集成应用到超宽带无线通信系统中。首先,论文通过分析目前射频集成电路和无线通信技术的发展现状以及超宽带技术独特的优势,论证了设计CMOS射频超宽带混频器的必要性。其次,对超宽带技术和混频电路的混频原理进行了深入分析,获取了在设计中用到的一些关键参数。然后,根据射频集成电路设计流程,具体实现了CMOS混频电路。主要步骤包括:器件的射频等效模型分析、混频电路设计与优化、混频电路的阻抗匹配。器件等效模型分析是根据SMIC的射频工艺库,对NMOS管、金属螺旋电感、电容、电阻进行了研究。设计了适合超宽带通信的混频电路,并对电路进行优化确定电路的元件参数。讨论了宽带电路和窄带电路阻抗匹配的方法,将混频电路的射频、本振、中频端口的阻抗匹配到了50欧姆。最后,调中芯国际的射频工艺库在Hspice仿真平台上对设计的混频电路进行了软件模拟。给电路加上适当信号源,检测电路的输出波形,并对西安理工大学硕士学位论文电路进行FFT分析,验证了设计的正确性。同时利用该软件测出了电路的关键参数,说明了设计的正确性。关键词:射频混频器超宽带器件模型阻抗匹配本课题由日本OKI公司资助

全文目录

1 绪论  9-12
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 课题的研究内容及承担的主要工作  10-11
  1.3 论文的主要内容及研究成果  11-12
2 UWB技术与射频混频原理  12-24
  2.1 UWB技术  12-16
    2.1.1 UWB技术的概念  12-13
    2.1.2 UWB技术的特点  13
    2.1.3 UWB技术与其他无线通信技术之间的区别  13-14
    2.1.4 UWB技术的信号传输方式  14-15
    2.1.5 UWB技术的优缺点及其应用范围  15-16
  2.2 射频混频技术  16-23
    2.2.1 射频的概念  16-17
    2.2.2 混频器概述  17-19
    2.2.3 混频器的基本原理  19-21
    2.2.4 混频器的技术指标  21-23
  2.3 射频集成电路的设计流程  23-24
3 射频器件模型的研究  24-31
  3.1 NMOS管的射频模型  24-26
  3.2 电感等效模型  26-28
  3.3 电容等效模型  28-29
  3.4 电阻等效模型  29-31
4 CMOS混频电路设计  31-41
  4.1 传统的混频器电路  31-33
    4.1.1 单端混频电路  31-32
    4.1.2 单平衡混频电路  32-33
  4.2 CMOS混频核心电路设计  33-39
    4.2.1 混频器的核心电路设计  33-37
    4.2.2 混频核心电路的器件参数设计  37-39
  4.3 偏置电路设计  39
  4.4 混频器电路的实现  39-41
5 CMOS混频器的阻抗匹配  41-59
  5.1 Smith圆图与S参数  41-46
    5.1.1 Smith圆图  41-44
    5.1.2 S参数  44-46
  5.2 射频集成电路端口匹配的重要性  46-47
  5.3 基于Smith圆图电容电感匹配网络的研究  47-54
  5.4 用电阻实现宽带电路阻抗匹配的方法  54-55
  5.5 CMOS射频UWB混频器的端口匹配  55-58
    5.5.1 本振LO输入端匹配  55-56
    5.5.2 射频RF输入端匹配  56-57
    5.5.3 中频IF输出端匹配  57-58
  5.6 完整的混频电路实现  58-59
6 电路仿真及技术指标测量  59-66
  6.1 电路波形模拟  59-60
  6.2 FFT分析验证  60-61
  6.3 混频电路的技术指标  61-66
    6.3.1 功率增益  61-62
    6.3.2 噪声系数  62
    6.3.3 线性度  62-64
    6.3.4 隔离度  64
    6.3.5 S参数  64-65
    6.3.6 静态功耗  65-66
7 结论  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
发表论文  71

CMOS射频超宽带混频器的研究

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