基于衬底偏置的超低耗电流复用混频器

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1、2013年4月北京航空航天大学学报April2013第39卷第4期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．4基于衬底偏置的超低耗电流复用混频器申晶张晓林(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：基于SMIC0．18斗mlP6MCMOS工艺，设计实现了一种工作在0．6V超低电源电压下的混频器．该混频器跨导级采用自偏置的互补跨导结构，并与开关级构成折叠结构，大大降低了电源电压；电路中所有的MOS管衬底均加有固定偏置电压，减小了MOS管的阈值电压，实现了超低电压超

2、低功耗的设计；并采用电流复用技术，改善了电路的噪声性能，并提高了其转换增益和线性度．该混频器核心电路尺寸为460¨mx400Ixm，当射频信号、本振信号和中频信号分别为1575MHz，1400MHz和175MHz时，仿真表明，该混频器转换增益(G。)为6．1dB，双边带噪声系数为14dB，输入1dB压缩点为一16．67dBm，在0．6V的电源电压条件下，功耗仅为0．76mW，可用于航空航天领域的电子系统中．关键词：CMOS集成电路；射频接收机；混频器；衬底偏置；超低耗；电流复用；折叠；自偏置中图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1001-5965(20

3、13)04-0531-04UItra．-lowpowerbulk．-biasedmixerwithcurrent．．reuseShenJingZhangXiaolin(SchoolofElectronicandInformationEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Usingtheapproachesoffoldedswitchingstageandself-biasedtransconductancestage，amix

4、eroperatingatsupplyvoltagedownto0．6Vwasdesigned．Thebulk-biasedtopologywasusedtoachieveultra-lowsupplyvoltageandultra·-lowpowerconsumptionwhilethecurrent··reusetechniquewasselectedtoincreasegain，linearityandnoiseperformance．ImplementedinaSMIC0．18IxmCMOSprocess，themixercorehasanareaof

5、460斗m×400斗m．Whenthefrequencyoftheradiofrequency(RF)signal，localoscillator(LO)signalandtheintermediatefrequency(IF)signalare1575MHz，I400MHzand175MHz，respectively，thesimula·tionresultsshowthatthemixerfeaturesaconversiongainof6．1dB，adualsideband(DSB)noisefigureof14dB，a1dBcompressionpoi

6、ntof一16．67dBm，andconsumesonly0．76mW．Keywords：CMOSintegratedcircuits；radioreceivers；mixers；bulk—biased；ultra-lowpower；current—reuse；foldedswitching；self-biased目前，无线通信设备正朝着重量轻、体积小、功耗低、成本低的方向迅速发展，对于导航接收机等便携式电子设备，也需要低电压低功耗电路来延长电池的使用寿命，并减小系统散热带来的压力，以保证系统长时间的稳定工作．随着深亚微米集成电路的迅猛发展，CMOS晶体管特征

7、尺寸和栅氧厚度不断减小，过驱动电压也不断降低，使得低电压低功耗的设计成为可能．射频前端将天线接收到的信号进行放大、混频和模数转换，完成射频信号到基带信号的转换．混频器是其中的重要组成部分，完成系统的频率转换功能，线性度、转换增益、噪声和功耗等是混频器的关键性能参数，直接影响着整个接收机的性能．这些性能参数之间互相影响互相制约，实现收稿日期：2012-04．19；网络出版时间：2012—12—1017：09网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20121210．1709．002．html基金项目：国防科工委民用航天专

8、项资助项目；北京市重点学科基金资助项目