民用GPS/GALILEO射频接收机研究及设计

来源 :中国科学院微电子研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dojo1024
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在国内外多种卫星导航系统并存的情况下,兼容多种卫星导航系统的射频接收机具有重要的研究意义。立足国内比较薄弱的射频接收机设计领域,本论文给出了一种可以接收L1频段GPS/GALILEO民用信号的低中频射频接收机结构,主要研究了接收机中各电路的具体实现方法,分析并设计了低噪声放大器(LNA)、单平衡有源混频器、1.57GH锁相环、Gm-C滤波器、自动增益控制环路及偏置电路等。接收机芯片采用TSMC0.25um1P5M RFCMOS工艺实现,面积仅为1.7×1.7mm2。论文主要创新点有:   ()论文改进了Razavi的压控振荡器(VCO)相位噪声模型,并给出了物理意义明确的直观模型,即低频噪声源通过调频方式而高频噪声源被闭合正反馈环路整形的方式影响VCO的输出频谱。与其它基于非线性系统分析的模型相比,虽然这种线性系统模型的精确度稍差,但是物理意义明确,更易解释不同噪声源对VCO相位噪声的影响,从而在分析和设计低相位噪声的VCO时更具有指导意义。   ()在数学上证明了正交LC VCO可能工作在两个接近的频率,在这两个频率下,VCO输出的正交两路差分信号的相位差为+90°或-90°,而VCO根难在两个频率中自主选择工作频率,进而得出这种VCO不易正常工作的结论。这个结论在原理上否定了正交LC VCO电路的实用性,对正交LC VCO结构的研究领域进行了有益的理论补充。   ()论文提出了一种改进型宽摆幅自校准的电荷泵,该电路采用新型的自校准反馈回路,即在常规自校准电荷泵的基础上增加参考支路,把电荷泵的反馈环路由两级变为一级,在保证泵出和泵入电流匹配的基础上,极大地增强了电路的稳定性。   ()针对有源Gm-C滤波器的自适应电路比较复杂的问题,本文采用结构简单的恒定跨导的偏置电路作为自适应电路,在接收机对滤波器性能要求不太高时,使滤波器的性能基本不随温度、工艺等因素变化。运用结构简单的偏置电路做自适应电路,在简化Gm-C有源滤波器的自适应电路上进行了新的尝试。   ()提出一种依靠调节负载电阻实现增益可控的可变增益放大器(VGA)结构,该VGA中的负载电阻是带有源极负反馈的差分对实现的有源电阻,与在输入差分对源极增加负反馈电阻的VGA相比,这种结构在低增益时具有更好的相频特性。并且在所设计的VGA中,直流抑制环路直接作用在VGA的输出端,提高了直流抑制环路的稳定性。
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