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随着无线通信技术的快速发展,宽带通信尤其是以软件无线电(SDR)为代表的具有多协议兼容性的通信方式正日渐成为高速率通信的主要方式。软件无线电摆脱了对于硬件的依赖,实现不同频段,不同调制,不同协议下信号的硬件共享,使其在未来通信技术中展现出了巨大的应用前景。射频前端是软件无线电的关键技术之一,位于整个系统的最前端,其性能指标直接决定了整个通道的性能。为设计出性能良好的软件无线电射频前端芯片,分析了各接收机架构的优缺点。根据软件无线电的工作频段,提出了总体方案:信号由超宽带低噪声放大器放大后,经有源巴伦实现单端信号向差分信号的转换,最终被有源混频器下变频至100MHz。根据方案中所采用的模块,本论文研究了超宽带低噪声放大器,巴伦,混频器的关键技术。并在cadence平台下,采用Jazz0.18μm SiGe BiCMOS工艺完成设计。其中,超宽带低噪声放大器模块采用并联电阻负反馈的cascode结构做放大结构;LC匹配网络和反馈电阻实现宽带输入匹配;射随器做输出实现宽带输出匹配。有源巴伦采用共射共基的差分电路结构消除密勒效应;采用有源电感做负载和小尺寸晶体管做尾电流源,以减小差分输出的增益误差和相位误差。有源混频器基于吉尔伯特单元乘法器,采用电流注入技术改善增益和线性度;采用双极晶体管做开关对以减少1/f噪声;将射频信号下变频至固定中频100MHz,以简化后续中频滤波器的设计。 本研究阐述了射频芯片设计的思路和流程。对各模块进行了详细的理论分析、电路仿真,并经过原理图和版图的反复优化后,通过 calibre完成最终仿真结果为:通频带(1-8GHz)内,前端芯片的整体增益43.3~45.4dB,平坦度低于2.1dB;噪声系数NF≤5.67dB。其中,超宽带低噪声放大器的增益21.3dB≤S21≤23dB,平坦度小于1.8dB;噪声系数NF<2.4dB;输入输出匹配S11、S22≤-10dB;反向隔离度S12<-47.7dB;功耗低于23mW。有源巴伦的增益为6.2±0.5dB;两差分输出端口具有良好的输出匹配,且增益误差<73mdB,相位误差<0.8deg;功耗低于5mW。有源混频器的转换增益为11.3~12.2dB,增益平坦度小于1dB;IIP3为-7dBm;各端口之间的隔离度均低于-60dB;噪声系数NF≤11.8dB;功耗仅为10mW。各射频模块和整体芯片的仿真结果均满足设计指标,且与理论分析一致。