应用于ISM频段的高线性射频前端电路设计

摘要

自从美国联邦通讯委员会定义ISM频段的含义以来，由于ISM频段对于用户没有使用授权的限制，用户不需要许可证便可以使用该频段资源，而且是不可再生的频谱资源，所以ISM频带的利用是目前研究的热点。
　　首先本文设计的射频前端电路是基于零中频接收机的架构，首先分析了目前应用比较广泛的几种低噪声放大器和混频器的结构，并详细介绍每种电路结构的优缺点以及应用的场合，最后根据本文研究目标，提出了可以实现高线性射频前端电路的电路结构。
　　设计的低噪声放大器采用了交叉耦合电容技术，提高了电路增益，另外运用了pcsmin技术，对电路的噪声性能和功耗得到改善。仿真表明，设计的低噪声放大器噪声系数NF是2.24dB，增益S21是21.78dB，输入三阶交调点IIP3是2.64dBm。
　　设计的下边频混频器混频器选用电流型无源混频器结构，跨导级主体结构采用电流复用型结构节省了功耗并提高了电路的增益，开关级仍然采用常见的50%占空比方波驱动，用串联PMOS管作为开关级，不仅节省了版图的面积，噪声性能得到了优化。跨阻放大器采用带有负载电阻的电流源放大器结构，采用了跨导增强技术保证电流源放大器有很小的输入电阻，提高了下变频混频器的线性度。混频器的增益是12.0dB，输入三阶交调点是8.78dBm，噪声系数是10.8dB，功耗为5.81mW，各项性能参数得到了改善。
　　最后用Cadence软件进行了整个射频前端电路版图的绘制，并进行了参数提取以及后仿真，后仿真显示，在tt工艺角常温27?C下，整个射频前端电路的增益是34.6dB，双边带噪声系数DSB NF是3.71dB，功耗是22.1mW，输入三阶交调点IIP3是-8.4dBm，性能满足设计的要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 ISM频段的意义

1.2国内外研究现状

1.3 CMOS工艺介绍

1.4论文的主要内容及安排

1.4本章小结

第二章 射频接收机的结构分析

2.1常见的射频接收机结构

2.2射频接收机的主要性能参数

2.3本章小结

第三章 射频前端电路的原理和结构分析

3.1射频前端电路的传统结构

3.2低噪声放大器的原理和常见结构分析

3.3混频器的原理和结构分析

3.4本章小结

第四章 射频前端电路的设计和仿真

4.1 整体电路结构的设计

4.2低噪声放大器电路的设计和仿真

4.3混频器的设计和仿真

4.4射频前端电路的仿真

4.5本章小结

第五章 射频前端前端电路版图设计和后仿真验证

5.1 版图中的寄生参数

5.2 版图设计需要考虑的因素

5.3射频前端电路版图设计和后仿结果

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2 展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢