L波段卫星导航接收机关键模块研究

摘要

随着航空、航天、通信以及计算机技术的迅速发展，卫星导航系统的运用也随之得到了较大的发展，卫星导航全球化、大众化以及民用化的程度也得到了较大的拓展。人们对于卫星导航的性能要求也在逐步的提高，高定位精度和一些特殊功能已成为现在卫星导航研究的热点。本文对L1波段卫星导航接收机中两个关键模块低噪放和混频器进行了分析和讨论，研究了低噪放和混频器的改进方法，对低噪放和混频器的传统结构进行了一定的改进以提高其性能。
　　本文研究分析了基于CMOS工艺的低噪放的设计，针对传统结构无法兼顾最小噪声和最大功率传输的问题，给出了改进型低噪放的设计和分析方法，提高了电路的噪声性能和增益。使用该改进结构可以实现较为良好的最小噪声匹配和最大功率传输匹配。本文研究分析了传统双平衡Gilbert混频器的性能指标和结构，详细的分析和计算了其增益、噪声和线性度，给出了改进性能的方法。针对传统结构电压余度不足和单端输入的问题，分别采用旁路电流注入和伪差分结构的方式，改善了其噪声性能、变频增益和线性度，提高了电路的集成度。在低噪声放大器的设计中，完成了基于TSMC0.18μm CMOS工艺低噪声放大器的仿真设计。仿真结果表明，改进型低噪放在1.575GHz点处的 NF为1.063dB，S21为15.92dB，S11和S22均小于-15dB，即输入输出匹配网络实现了较好的功率匹配，P1dB为-15.7dBm，功耗为5.31mW，实现了较好的性能。在混频器的设计中，完成了基于TSMC0.18μm CMOS工艺改进型双平衡Gilbert混频器的仿真设计。仿真结果表明，在中频4MHz处其 NF为15.31dB，变频增益为13.15dB，P1dB为-15.4dBm，功耗为6.48mW，实现了较好的性能。本文所设计的低噪放的噪声性能还有待提高，进一步降低低噪放的噪声是提高接收机系统噪声性能的关键因素，也是低噪放进一步研究的方向，可采用噪声抵消技术来消减低噪放的噪声，从而提高其噪声性能。为提高卫星导航射频芯片的多系统兼容性，多模射频前端架构是其关键的一步，而多频点兼容的低噪放的设计是其关键点，因此对于多频点兼容的低噪声放大器是下一步研究的方向。

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第一章 绪论

1.1 论文背景

1.2 研究现状

1.3 研究思路以及研究方法

1.4 论文结构

第二章 射频接收机概述

2.1 超外差接收机

2.2 零中频接收机

2.3 镜像抑制接收机

2.4 低中频接收机

2.5 本章小结

第三章 低噪声放大器设计

3.1 低噪声放大器的设计指标

3.2 低噪声放大器的结构

3.3 改进型低噪声放大器的研究

3.4 低噪声放大器的设计与仿真

3.5 低噪声放大器版图设计与后仿真

3.6 本章小结

第四章 混频器设计

4.1 混频器的设计指标

4.2 混频器的基本结构

4.3 改进型混频器的研究

4.4 改进型混频器的设计与仿真

4.5 混频器版图设计与后仿真

4.6 低噪声放大器和混频器级联版图设计与后仿真

4.7 本章小结

第五章 总结

5.1 研究结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

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