论文部分内容阅读
随着无线通信技术的不断进步，人们对通信产品的需求逐渐朝着高性能、低功耗和低成本等方向转变，设计一个满足消费者需求的产品成为众多公司追逐的目标。CMOS工艺具有低成本、高集成度、低功耗等众多优点，因此在当前成为了半导体行业设计和制造的主流，但其本身也存在着很多不足。当今世界各大公司、科研机构等都在不断地尝试研发高性能、低功耗、低成本的CMOS通信电路，相信在不久的将来CMOS工艺将会得到更广泛的应用。
射频前端电路位于收发机的最前端，主要完成射频信号接收和发射功能，它对整个通信电路的性能有着决定性的影响。而混频器是射频前端电路的关键部分，承担着信号频率转换的作用，它对整个射频电路的噪声、线性度等指标有着重要影响。当前直接变频接收机由于有着良好的镜像抑制、较高的集成度和较低的功耗越来越受到欢迎，同时其本身也存在DC失调、1/f噪声和隔离度等问题，因此应用受到一定的限制。本文围绕直接下变频CMOS混频器展开，主要的工作有如下几方面;
1.介绍了CMOS混频器的基本原理和常见结构，对混频器的主要参数如噪声、增益、二阶交调点等进行详细分析和讨论;详细地分析了输入输出(RF-IF)端口泄漏情况，指出双平衡混频器在输入输出隔离度方面的性能好于单平衡结构，并且用仿真进行了验证。
2.设计了K波段直接下变频混频器。该结构主要基于吉尔伯特混频器结构，通过电流注入和电感谐振，提高了电路增益和二阶交调点，降低了电路的1/f噪声。为了便于和外界电路相连，本设计采用方形对称Balun。本设计采用65nm工艺，工作于K波段，其增益为4.1dB，噪声系数为12.7dB，输入二阶交调点为80dBm，电路功耗4.4mW。初步测试结果表明设计指标达到了预期目标，但还有改进的空间。
3.介绍了有源Balun直接下变频混频器的设计。本设计针对有源Balun在高频下存在失配的问题，提出相应的改进方案，使Balun幅度和相位的失配分别在0.7dB和3.8°以下。电路采用180nm工艺，主要性能如下;功耗12.9mW，增益15dB，噪声系数12dB，输入三阶交调点和二阶交调点分别为3.73dBm和69.54dBm。仿真结果表明该结构混频器具有良好的性能，尤其在差分输出信号失配上具有一定的优势。