适用于SDR的高线性度下变频混频器的研究

摘要

随着移动通信的发展，世界各经济体自身利益的诉求，以及人们对移动终端的不同需求，多模移动终端的发展已然成为当下，甚至未来移动通讯技术发展的必然趋势。顺势而生的软件无线电(SDR)技术借助软件编程的方式良好的兼容了多种通信标准，降低了系统的开销，并提高了系统配置的灵活度，因而收到人们的广泛关注，成为现阶段的研究热点。较之传统的无线通信系统，多模无线接收机则是软件无线电技术最为关键的组成部分之一。
　　作为接收机的重要组成模块，下变频混频器的功能是将射频信号转换为中频信号。本文基于2G和3G协议，通过论述混频器的原理和实现，对后续混频器的设计予以指导。最后通过流片，对电路理论和电路设计进行验证。
　　首先，主要介绍接收机系统和混频器模块。比较了基于软件无线电的接收机的几种常用结构，并简要分析了它们的性能。介绍了混频器的基本原理，总结和分析了下变频混频器的主要性能指标。
　　其次，分别对有源混频器和无源混频器进行讨论，对各关键指标进行了详细的论述以及理论推导，为后续模块设计和优化提供有价值的参考。
　　再次，在TSMC65nm1P9M标准CMOS工艺下，实现了一款可应用于GSM、WCDMA、TD-SCDMA协议的多频多模接收机的下变频混频器芯片。该设计中主要考虑了混频器其功耗、线性度和噪声的优化，并通过对下变频混频器各电路部分的详细论述阐明这一优化思想，同时给出了仿真结果。
　　最后，通过流片对上述设计理论和方法进行验证。给出了芯片的版图设计、测试方案以及测试环节相关注意事项。测试结果表明混频器的性能达到了预期指标，基本满足了软件无线电接收机的系统要求。