【摘 要】
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随着现代无线通信技术的发展,移动无线产品应用越来越广泛,这对小尺寸、低功耗、高集成度的手持式无线通信芯片提出越来越高的需求,也是目前研究的热点。本论文主要基于低功
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随着现代无线通信技术的发展,移动无线产品应用越来越广泛,这对小尺寸、低功耗、高集成度的手持式无线通信芯片提出越来越高的需求,也是目前研究的热点。本论文主要基于低功耗蓝牙(Bluetooth)射频接收机系统,选择低中频接收机结构来设计接收机核心电路模块:低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)和混频器(Mixer)。在低噪声放大器模块设计中,芯片内部采用无电感的结构,输入匹配电感采用芯片外部引线寄生电感,可达到节省芯片内部面积的目的。低噪声放大器采用两对共源共栅Cascode结构,目的是实现单端输入差分输出的功能,采用恒电流源方式给晶体管偏置电压,避免了恒电压源带来晶体管工作状态的问题,进而避免了电路功能无法实现的状况。为实现增益控制的功能,在比较改变晶体管尺寸、改变栅极偏置电压和改变负载电阻值,这三种方式的优缺点后,然后基于负反馈的原理,通过两个信号控制两组反相器的方式,设计出三种模式的电压增益,即电压增益为7.83dB,15.28dB和26.19dB。该低噪声放大器在高增益模式下,前仿真时噪声系数为2.26dB,输入反射系数为-14.52dB,电压增益为26.19dB;后仿真时噪声系数为2.9dB,输入反射系数为-23.57dB。前后仿真表明,低噪声放大器的各项性能参数优异。在混频器设计中,主要基于经典吉尔伯特有源混频器电路结构进行正交下变频的设计。本文设计的混频器采用两个吉尔波伯特混频器单元,恒电流源的电路架构设计偏置电路。由仿真得到的实际性能参数,双边带噪声系数为13.58dB,输出电压增益为6.11dB,输入三阶交调点为-1.4dBm,均达到设计指标要求。该混频器对低噪声放大器存在的相位和幅值平衡性的问题进行了补偿和校准,差分信号的幅值差为0,相位差179.82deg。最后,将低噪声放大器与混频器进行联合仿真,仿真结果表明,在高增益模式下,输入反射系数为-17.46dB,双边带噪声系数为2.91dB,电压增益为34.79dB,输入三阶交调点为-21.89dBm,性能参数均达到设计指标要求。
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