【摘 要】
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由于无需授权,2.4GHz ISM频段成为无线通信标准的首选通信频段,为满足日益嘈杂的无线通信环境对阻塞抑制的要求,本文对2.4GHz的接收机抗阻塞射频前端进行分析研究。本文设计一款2.4GHz的接收机抗阻塞射频前端,包含低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)、跨导级、四相滤波器、电流模无源混频器以及跨阻放大器(transimpedance amplifier,TIA)。结
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由于无需授权,2.4GHz ISM频段成为无线通信标准的首选通信频段,为满足日益嘈杂的无线通信环境对阻塞抑制的要求,本文对2.4GHz的接收机抗阻塞射频前端进行分析研究。本文设计一款2.4GHz的接收机抗阻塞射频前端,包含低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)、跨导级、四相滤波器、电流模无源混频器以及跨阻放大器(transimpedance amplifier,TIA)。结合前馈抵消结构、N相滤波器结构以及电流模架构,实现了对带外阻塞信号的有效抑制。在电容交叉耦合结构的基础上改进设计的双电容交叉耦合结构的低噪声放大器包含两级反馈环路,第一级反馈环路在增强基频有用信号跨导的同时减少二阶有用信号的放大,第二级反馈环路通过增强LNA的线性度来抑制带内的阻塞信号。结合四相滤波器的阻抗转移特性,跨导级采用推挽结构以满足电路对大信号的处理能力,跨导级以电阻为负载组成的主支路提供带宽稳定的幅频响应;跨导级以四相滤波器为负载组成的辅助支路提供带阻特性的幅频响应,主支路与辅助支路构成前馈抵消结构,最后在输出节点构成具有带通特性的幅频响应特性,从而达到放大有用信号的同时抑制带外阻塞信号的目的。电流模无源混频器和四相滤波器均由占空比为25%的不交叠时钟信号所驱动,电流模无源混频器和跨阻放大器用来得到中频输出信号,以便后级电路模块进行处理。基于TSMC 40nm CMOS工艺,论文完成电路原理图设计、版图设计以及前后仿真验证。后仿真结果表明,在供电电压为1.2V的条件下,其转换增益为40.866dB~43.6423dB;输入反射系数为-18dB;噪声系数小于4dB;在阻塞信号功率为-10dBm时噪声系数为6.92dB;静态功耗不超过28.34m W;带内/带外的输入三阶截点(input third intercept point,IIP3)分别为-4.79dBm、15.45dBm;在@100MHz的频率点提供的阻塞信号抑制比为21.0796dB。
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