应用于DVB-T/H调谐器的0.13μm CMOS宽带有源混频器设计

摘要

与模拟电视技术相比，数字电视技术在稳定性、抗干扰、易压缩、易存储等方面有较大的优势，成为电视技术发展的必然趋势。DVB-T和DVB-H是欧洲的两个典型的数字电视广播标准，应用广泛。在应用方面，电视接收终端的移动性、便携性要求小型化和低功耗的电视调谐器;在技术方面，CMOS工艺特征尺寸的不断减小有利于降低功耗，但也为集成电路设计带来了新的挑战。混频器是电视调谐器内的关键模块，其设计一直是研究的热点。
　　 论文在分析经典Gilbert混频器的基础上，给出一种改进的宽带有源混频器结构。该结构通过去除尾电流源，改善了线性度;采用共栅输入结构，实现了宽带输入匹配;结合电流复用技术(current-reuse technique)和跨导提高技术(gm-boosted technique)，提高了混频器的跨导，并减小了混频器的噪声系数。设计了一个二分频器及其缓冲放大器，以提供正交的本振信号。基于SMIC0.13μm RF CMOS工艺，对所设计电路分别进行了前仿真、版图设计和后仿真。后仿真结果表明，在1.2V电源电压下和170MHz～1.675GHz频带范围内，混频器的S11为-12.21dB，电压转换增益为13dB，输入ldB压缩点为-13.96dBm，输入三阶截点为-3.49dBm，噪声系数为12.66dB，功耗为1.76mW。二分频器在330MHz～3.34GHz频段内工作正常，其单端输出信号的峰值电压在300mV至450mV之间，正交相位误差为0.9°，功耗为4.2mW。
　　 本论文设计的混频器可应用于DVB-T/H标准的电视调谐器芯片中。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 数字电视调谐器

1．2．2 混频器

1．3 本文的主要内容与设计指标

1．4 论文组织结构

第二章 混频器原理

2．1 混频器的基本原理

2．1．1 非线性时不变混频原理

2．1．2 线性时变混频原理

2．2 混频器的性能参数

2．2．1 转换增益或损耗

2．2．2 线性度

2．2．3 噪声系数

2．2．4 端口隔离度

2．2．5 阻抗匹配

2．3 混频器的典型结构

2．3．1 非线性时不变混频器

2．3．2 开关混频器

第三章 混频器的设计与前仿真

3．1 混频器结构的设计

3．1．1 混频器拓扑结构的选择

3．1．2 跨导级电路的设计

3．1．3 开关级的选择

3．1．4 负载的选择

3．1．5 混频器的电路结构

3．2 混频器参数设置的考虑因素

3．2．1 输入阻抗匹配

3．2．2 转换增益

3．2．3 线性度

3．2．4 噪声系数

3．3 偏置电路的设计

3．4 混频器的前仿真

3．4．1 前仿真结果

3．4．2 前仿真结果与设计指标对比

3．5 二分频器的设计

3．6 二分频器的前仿真

3．6．1 前仿真结果

3．6．2 前仿真结果与设计指标对比

第四章 混频器的版图设计与后仿真验证

4．1 混频器的版图设计

4．2 二分频器的版图设计

4．3 混频器的整体版图

4．4 混频器的后仿真

4．4．1 后仿真结果

4．4．2 仿真结果与设计指标对比

4．5 二分频器的后仿真

4．4．1 后仿真结果

4．4．2 仿真结果与设计指标对比

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 工作展望

致谢

参考文献