UHF頻段無線收發(fā)機射頻前端的研究和設計.pdf

1、無線通信技術在當前以及未來都有著巨大的市場需求，而甚高頻（Ultra High Frequency，UHF）頻段在無線通信技術中占據(jù)著極其重要的地位。UHF頻段的射頻收發(fā)機正朝著低功耗、低成本、高集成度、高可靠性的方向發(fā)展，片上系統(tǒng)是最理想的解決方案，而基于射頻互補金屬氧化物（Radio Frequency Complementary Metal Oxide Semiconductor，RFCMOS）工藝的收發(fā)機射頻前端是實現(xiàn)片上系統(tǒng)的

2、主要趨勢。但是由于CMOS工藝在射頻應用中本身存在的低載流子遷移率、高襯底損耗以及低品質因素的無源器件的缺陷，使得收發(fā)機的射頻前端成為實現(xiàn)片上系統(tǒng)的瓶頸，而采用新的電路設計技術提升系統(tǒng)性能成為當前研究的熱點和難點。
　　本文介紹了射頻收發(fā)機的常用架構，包括超外差、零中頻以及為改善接收機鏡像信號抑制問題的Hartley和Weaver接收機結構，并比較了它們的優(yōu)缺點；研究了射頻收發(fā)機中低噪聲放大器（Low Noise Amplifie

3、r，LNA）、混頻器和功率放大器(Power Amplifier，PA)等關鍵功能子電路的基本原理和性能指標，在此基礎上采用中芯國際（SMIC）RF0.18μm CMOS工藝分別設計了射頻前端中低噪聲放大器、下混頻器、功率預放大器和上混頻器，設計中通過Cadence Spectre RF射頻仿真軟件對各個模塊進行原理圖設計和模擬仿真，并利用安捷倫（Agilent）ADS仿真軟件進行阻抗匹配設計，最后根據(jù)對射頻電路版圖設計準則的總結，利用

4、 Cadence Virtuoso工具進行了版圖設計，功率預放大器的版圖面積為0.454mm2，低噪聲放大器的版圖面積為0.439mm2，上混頻器的版圖面積為0.14mm2，下混頻器的版圖面積為0.252mm2。
　　仿真實驗結果表明，低噪聲放大器在2.4GHz工作頻率處的輸入端反射系數(shù)S11為-19.63dB，噪聲系數(shù)為2.4dB，增益為24.8dB，功耗為8.1mW；下混頻器的轉換增益為14dB，1dB壓縮點處的輸入功率為-1