应用于多模多频无线接收机的全差分可变增益放大器的研究

摘要

无线通信技术正发展到一个崭新的时代，各种通信标准间的融合也逐步走向成熟，多模多频的无线通信终端相继问世。
　　 本文在调研了大量无线接收机和可变增益放大器相关文献的基础上，采用CMOS0.13μm混合工艺提出了一款符合GSM(第二代移动通信)、WLAN(无线局域网)、TD-SCDMA(第三代移动通信)、RFID(物联网技术)这四种通信标准的可变增益放大器(VGA)芯片。本文取得的成果有：
　　 1.从常见的无线接收机架构入手，首先分析了不同接收机的优缺点，引出本文采用的多模多频无线接收机架构。然后，介绍了零中频无线接收机的系统缺陷，并给出了解决方案。最后，针对GSM、WLAN、TD-SCDMA、RFID四种通信标准的系统指标，推导出可变增益放大器的性能指标。
　　 2提出了一款全差分低压低功耗的VGA，该VGA采用三级级联结构，降低了VGA核心电路运放(OP)的性能指标。在1.5V电源电压下，完成了电路设计及仿真，后仿真结果如下：总功耗小于3.8mW，增益范围1dB～59dB，增益步长为2dB，3dB带宽在10MHz以上，噪声系数为19.6dB，输入三阶交调点为4dBm，群延时小于25ns。
　　 3.设计了一款低压带隙基准电路，产生0.75V参考电压的同时，能够提供10μA与温度无关的参考电流。引入低压差线性稳压器(LDO)结构，提高带隙基准电路电源抑制比和带载能力的同时，降低了参考电压的温度系数，后仿真结果如下：参考电压的温度系数为7 ppm/℃，电源抑制比在70dB以上，可驱动25pF容性负载。
　　 4.构建了测试平台，初步测试了VGA芯片，测试结果如下：3dB带宽在10MHz以上，噪声系数为22.6dB，三阶输入交调点为-1.5dBm，群延时约为60ns。已有的测试结果验证了设计思想的正确性，对后续的设计和测试工作具有重要的指导意义。