电流模式超宽带上混频器和功率放大器的研究与设计

摘要

随着无线通信技术的发展，各种无线通信技术在军事、工业、社会生活中得到了广泛的应用。无线通信技术正朝着可重构、多标准、低成本、低功耗以及高性能的方向发展，这使得具有极高数据传输速率、低成本、低功耗的超宽带无线通信技术具有一定的研究意义。电流模式电路具有低电压、宽频带、大动态范围的优点，因而超宽带射频前端集成电路的设计可采用电流模式方法获得更优越性能。
　　本文在对国内外相关文献提出的发射机射频前端电路进行研究的基础上，对超宽带发射机中的上混频器和功率放大器进行研究与设计，最后采用电流模式方法设计了工作在3.1～10.6GHz频段的超宽带上混频器与功率放大器电路，具体工作如下：
　　提出了一种高线性度电流模式超宽带上混频器电路。该混频器基于传统的Gilbert混频器单元，采用电流镜代替Gilbert混频器中的跨导级电路，并在开关对共源节点插入一个T型LC网络吸收寄生电容，结合电流注入技术，改善混频器转换增益以及线性度性能。仿真结果表明，提出的上混频器在3.1～10.6GHz频带内，ⅡP3为5.3～14.75dBm，转换增益为3.5～6.5dB，噪声系数为15.3～16dB，并具有较好的端口隔离度，在1.2V电源电压下直流功耗为4.6mW。
　　提出了一种低功耗高线性度电流模式超宽带功率放大器电路。该功率放大器由驱动级与功率输出级构成，驱动级采用电流镜接收来自上级电路输出的电流信号，并采用电流复用技术使功率放大器在全频带具有较高较平坦增益。功率输出级采用A类结构功率放大器，并采用π型网络作输出匹配，功率放大器具有较高的线性和良好的输出匹配性能。仿真结果显示，提出的功率放大器在全频带内输出功率为-3dBm，功率增益为16～18dB，功率附加效率PAE最大为17％，输入输出回波损耗参数S11和S22分别小于-8.5dB和-10dB，输入1dB压缩点为-12dBm，在1.2V电源电压下直流功耗为11mW。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 超宽带收发机概述

1.2.2 电流模式电路概述

1.2.3 国内外混频器研究动态

1.2.4 国内外功率放大器研究动态

1.3 本文的主要研究内容和组织结构

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 论文的组织结构

第2章 上混频器和功率放大器设计基础理论

2.1 上混频器设计基础理论

2.1.1 上混频器概述

2.1.2 混频器分类

2.1.3 混频器性能指标

2.1.4 上混频器典型性能指标

2.2 功率放大器设计基础理论

2.2.1 功率放大器概述

2.2.2 功率放大器分类

2.2.3 功率放大器主要性能指标

2.2.4 负载线理论

2.2.5 稳定性问题

2.2.6 功率放大器基本结构

2.3 版图设计

2.3.1 版图设计流程

2.3.2 版图设计中的基本问题

2.4 小结

第3章 电流模式超宽带上混频器设计

3.1 引言

3.2 电路设计与分析

3.2.1 提出的电路结构

3.2.2 输入电流镜设计

3.2.3 开关对电路设计

3.2.4 T型LC网络设计

3.2.5 电流注入级电路与负载电路设计

3.2.6 偏置电路设计

3.3 电路仿真结果与分析

3.4 提出电路的版图设计

3.5 本章提出电路与其它混频器性能对比

3.6 小结

第4章 电流模式超宽带功率放大器设计

4.1 引言

4.2 电路设计与结构分析

4.2.1 提出的电路结构

4.2.2 输入匹配电路与电流镜电路设计

4.2.3 电流复用技术与级问匹配电路

4.2.4 功率输出级电路与输出匹配网络设计

4.3 仿真结果与分析

4.4 提出电路的版图设计

4.5 提出电路与其它功率放大器性能对比

4.6 小结

结 论

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读硕士学位期间所参与的学术科研活动

致 谢