0.1ghz～11ghzcmos射頻接收器關鍵電路設計研究

1、博士學位論文o1一GHz～11一GHzCMOS射頻接收器關鍵電路設計研究張楷晨指導導師：任俊彥教授指導小組：任俊彥教授李巍研究員鄭增鈺教授那瑁釷教搜李聯(lián)教授復旦大學信息科學與工程學院微電子系摘要摘要近年來，快速發(fā)展的無線通信技術(shù)給人們生活帶來了巨大的變化。現(xiàn)有的多個無線通信標準，包括針對廣域網(wǎng)的蜂窩移動通信、針對局域網(wǎng)的無線局域網(wǎng)，以及針對個域網(wǎng)的超寬帶通信等，可以覆蓋所有的應用場景，實現(xiàn)隨時隨地的個人通信。多網(wǎng)長期共存要求無線通信終端

2、能同時兼容多個無線通信標準。目前為止，學術(shù)界和工業(yè)晁已經(jīng)研究并開發(fā)了兼容蜂窩移動通信和無線局域網(wǎng)／全球定位系統(tǒng)的多標準射頻集成電路，頻率覆蓋范圍900MHz～58一GHz。如果進一步覆蓋短距離的超寬帶通信標準，其覆蓋頻率范圍需要擴展到l1GHz。因此，研究覆蓋更寬頻率范圍的寬帶射頻集成電路具有重要意義。在此背景下，本論文針對WCDM～WLAN／OFDM—UWB多標準兼容系統(tǒng)，開展了01一GHz～11一GHz寬帶CMOS射頻接收器關鍵電路

3、的設計研究。研究重點是寬帶低噪聲放大器和寬帶下變頻混頻器。本論文的主要貢獻體現(xiàn)在：1)提出了oe頻率范圍在O5GHz～106一GHz的電感反饋結(jié)構(gòu)差分低噪聲放大器。在反饋回路中引入的電感可以同時實現(xiàn)輸入阻抗匹配和高頻增益補償。不同于以往采用多個電感分別匹配輸入阻抗和補償高頻增益的方法，本論文的方案所用電感少，節(jié)省了芯片面積；2)設計并實驗驗證了后置有源巴倫的低噪聲放大器，在01一GHz～12一GHz范圍內(nèi)實現(xiàn)低噪聲放大和單端一差分轉(zhuǎn)換。

4、相對于以往的前置有源巴倫方法，克服了輸入節(jié)點對地電容對寬帶輸入阻抗匹配的限制；3)提出并實驗驗證了一種帶有相位矯正網(wǎng)絡的有源巴倫一低噪聲放大器混合結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)的有源巴倫低噪聲放大器混合結(jié)構(gòu)，可以在更寬的信號頻率范圍內(nèi)(01一GHz～11GHz)實現(xiàn)相位失配的矯正；4)提出并實驗驗證了一種寬帶吉爾伯特混頻器，在混頻器輸入管的柵極和漏極增加電感來拓展混頻器的帶寬，實現(xiàn)了01GHz～11GHz頻率范圍內(nèi)的輸入信號下變頻；5)提出并實驗驗證

5、了一種帶有可調(diào)LC—R網(wǎng)絡的折疊式吉爾伯特混頻器，可以實現(xiàn)切換工作頻段和補償不同頻段增益；6)基于上述后置有源巴倫的低噪聲放大器和寬帶吉爾伯特混頻器，采用013gm射頻CMOS工藝設計并實驗驗證了一款寬帶射頻接收器前端芯片。實測的最小噪聲系數(shù)為335dB，最大增益為24dB，最高三階交調(diào)點為一52dBm：7)基于上述混合結(jié)構(gòu)有源巴倫低噪聲放大器和帶有可調(diào)LCR網(wǎng)絡的吉爾伯特混頻器，采用013gm射頻CMOS工藝設計并實驗驗證了一款工作頻