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移动数字电视(DTV)综合了电视、广播、报纸、网络等内容,是移动互联网的重要平台,是国家媒体战略的重要组成部分。移动数字电视在全球范围的广泛推广衍生出了众多DTV标准,因此兼容多标准的移动数字电视芯片成为各国科研机构研究的热点。研制高集成度的多模多频段移动数字电视接收机射频芯片具有重要的战略意义和商用价值。本文探索兼容CMMB(China Mobile MultimediaBroadcasting, CMMB)、DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handled, DVB-H)、ATSC-M/H(Advanced Television System Committee-Mobile/Handled, ATSC-M/H)和ISDB-T(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestial,ISDB-T)标准的移动数字电视接收机射频前端,并针对接收机射频前端低噪声高增益、大动态范围、高线性度和正交(I/Q)信号幅度/相位低失配等特点,在V、U波段对接收机射频前端展开研究。接收机采用TSMC0.25μm CMOS工艺,射频前端集成了两个低噪声放大器、两个射频可变增益放大器、一个混频器和一个频率综合器。本文的主要内容和贡献包括:
1完成了接收机射频前端芯片V、U频率范围波段两条射频通道的系统设计、电路设计、版图设计和测试。
2在理论上深入分析输入跨导变化对低噪声放大器增益性能的影响,从而改进一种通过增强输入跨导,以提高电路增益、降低接收系统总体噪声的低噪声放大器设计方法。
3改进射频前端构架设计,在低噪声放大器与混频器之间插入高动态范围、高精度增益步进的射频可变增益放大器,以缓解系统对噪声和线性度要求。测试结果表明V、U波段的射频可变增益放大器动态范围分别为-36.5dB~25.4dB和-36.2dB~23.5dB,精度分别为0.27dB和0.32dB。
4提出一种基于吉尔伯特单元结构的对称有源巴伦(balun)结构,使两条输出路径的环境一致,以降低差分输出信号的失配。仿真显示该有源巴伦单端转差分过程所产生的相位失配降低一个数量级。
5改进一种电流驱动型无源混频器结构,通过电阻分压使电路处于最佳偏置电位,以获得最佳线性度。