蓝牙收发机中混频器电路和镜像抑制电路的分析与设计

摘要

该文首先介绍了混频器的一般工作原理及其主要参数,并对几种常见的CMOS混频器的性能作了简单的讨论.从转换增益、噪声和线性度方面,对CMOS开关型有源混频器的性能,进行了详细的分析与研究.其中,首次分析了开关对共源节点处的寄生电容对开关管输出热噪声的影响,结果表明:在高频、低偏置电流的情况下,开关管输出的热噪声与寄生电容、本振频率成正比.这一结论完全不同于忽略寄生电容时的情况(与本振幅度和偏置电流成正比),仿真结果也验证了这一点.对开关管闪烁噪声的物理机制,利用软开关模式进行了解释,得到的结果与理论一致.利用一个简单模型,得出了寄生电容对线性度影响的解析表达式.针对蓝牙无线收发机的应用,简要说明了其对上/下混频器的性能指标要求,并对射频电路仿真中用到的高频MOS管模型和片上集成电感模型进行了描述.对已有的混频器电路结构作了改进,利用适于低电压工作的负反馈与电流镜技术提高上混频器的线性度;通过采用折叠级联输出的方法降低了下混频器的输出噪声,同时提高了其转换增益.基于0.35um CMOS工艺,在2V电源电压下的仿真表明:上述改进是有效的.流片结果也表明,上混频器输入级电路的线性度满足系统要求,电路工作正常.对于无线通信中的镜像干扰问题,该文分析了几种片上实现镜像抑制的方法,利用改进的开关型有源混频器和跨导—电容单元设计了用于蓝牙接收机的镜像抑制电路,仿真与测试都表明:镜像抑制比满足蓝牙接收机的要求.最后对整个研究工作进行了总结,并对论文的局限性进行了说明.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1研究工作的意义

1.2主要工作及创新

1.3论文的组织结构

第二章混频器概述

2.1基本工作原理

2.2主要性能参数

2.2.1增益

2.2.2噪声

2.2.3三阶互调失真

2.2.4端口间隔离度

2.3有源混频器

2.3.1单平衡开关型混频器

2.3.2传统的Gilbert型混频器

2.3.3电流复用型混频器

2.4无源混频器

第三章混频器的性能分析

3.1转换增益分析

3.1.1传输函数

3.1.2混频过程

3.1.3转换增益

3.2噪声分析

3.2.1 MOS管的噪声模型

3.2.2热噪声分析

3.2.3闪烁噪声分析

3.2.4低噪声混频器

3.3非线性失真分析

3.3.1 MOS管的非线性模型

3.3.2输入级的非线性分析

3.3.3开关对的非线性分析

第四章混频器设计

4.1混频器设计指标简述

4.2器件模型

4.2.1高频MOS管模型

4.2.2片上集成电感模型

4.3上混频器的设计

4.3.1电路设计

4.3.2版图设计

4.3.3实验结果

4.4下混频器的设计

第五章镜像信号抑制

5.1镜像信号干扰

5.2镜像信号抑制指标

5.3镜像抑制结构

5.3.1相位抵消法

5.3.2复数滤波器

5.4电路设计

5.4.1混频器

5.4.2有源复数滤波器

5.5实验结果

第六章结论

参考文献

致谢

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