射频接收芯片中平衡混频器的研究与设计

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1、Ｉ縣《謂藏少專圏硕±学位论文胃圓雜射频接收芯：片中平衡漉频器的研究与设计作者姓名宋志飞学校导师姓名、职棘吕红亮熟巧Ｓ企业导臟名、职称目做高工｜Ｓｉｍ申请学位类别工腊佩击西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学巧和化良的科学道徳，木人声明所电交的论义巧我个人巧师指导下进行的硏究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢巾所罗列的内容从外，论文中不包含其他人ｄ经发表或撰写过的研巧成果；也不包含为巧得西安化子科技大学或其它教Ｈ机构的学位或证巧而化用过的材抖一。．＾巧同

2、了作的巧事对本研究所做的任付贡献均己在论文中作了明确的说明并表东了谢盧。一学位论文若钉不实么处，本人承巧切法律责任。ｔ本人签名：＼口期；＾西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解晒安电子科技大学巧关保留和使用学位论：义的规巧，即：研光化化校攻读学位期间论义工作的知识产权厲于西安电子科技人学。学校巧权保留巧交论文的复印件－，允许杳阅、借阅论文学校Ｗ臥公布论义的全部或部分内转；，允巧采Ｗ影１巧、缩印或巧它复制乎段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发刚专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。

3、保密的学位论义在＾年解密后适用本授权书。本人煞名：或了庐导师签名；＾＼ｈ冰《．若．么方口期：疋？从，＾，说日期：学校代码10701学号1311122916分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文射频接收芯片中平衡混频器的研究与设计作者姓名：宋志飞领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：吕红亮教授企业导师姓名、职称：吕达文高工学院：微电子学院提交日期：2016年1月AnalysisandDesighofMixerinRFreceiverchipAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinp

4、artialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringBySongzhifeiSupervisor:LvhongliangProfessorLvdawenSeniorEngineerJanuary2016摘要摘要随着国家公共事业智能化产业链的高速发展，省力又省心的智能化无线抄表技术慢慢的在大中型的居民小区中普及开来，而在无线抄表中射频接收芯片内，核心模块混频器的设计性能好坏，将直接影响这一智能化对我们生活的改变。故而如何设计出一款更实用于工程应用中的混频器模块将变的非常

5、之重要。在近些年的各种研究设计文献中，对于射频收发机中的混频器，研究设计人员一般均把线性度作为其最重要的设计与优化指标，但对于一些在工程实践应用中，对线性度要求不高的射频芯片（比如在FSK调制的系统中），显得没有什么好的办法。本文所研究设计的两类平衡混频器均能比较有效的解决这一问题，并且更适合于相应的工程实践项目。本论文研究设计的主要工作以及主要贡献如下：1，首先阐述了混频器的基础理论，射频接收机的相关分类，而且对其在射频CMOS中的主要性能进行详述分析，其中有增益分析、线性度分析、噪声分析以及隔离度分析，除此之外，更为难得的是，本论文还对在工程实践应用中，不可忽

6、视的功耗分析、可靠性分析，以及可能存在的稳定性问题进行详细阐述与研究。2，基于工程实践应用，较有新意的设计了一款拥有低功耗、高增益且增益可选择、在多路信号中良好的共模反馈特性、较好的端口隔离特性的单平衡混频器CMOS电路，其专门应用于无线抄表中的射频接收芯片内（其中总功耗为0.33mw;增益高达44.78dbm,并且可在四个值之间切换;系统相位裕度从-57.86°优化到71.4°的稳定状态）。具体简述如下A：该单平衡混频器设计，是以一个最简单的单平衡混频单元框架开始分析、仿真，在此基础上，做出相应满足我们设计期望的各性能指标的设计，在核心单平衡模块中，本文加入了共

7、模反馈电路的设计，加入了端口隔离优化措施的设计，加入了可变增益模块的设计，为了更大的提高系统的转化增益，本文还设计了低频放大模块。B：本文经过反复的前仿真，包括：转化增益（Gain)仿真、线性度(1db压缩点，三阶交调点IIP3）仿真、噪声系数仿真（1.2k与50Ω匹配两种情况）、端口隔离性仿真，稳定性仿真（即系统相位裕度的仿真）、可靠性仿真（温度，电源电压，工艺角）、功耗仿真等,以优化确定出最终的电路框架结构。C：经过整体的版图设计，随之本文对整个混频器系统进行了核心性能的后仿真，以便给流片后可能出现的管子寄生问题留出相应的设计裕度。D：经过流片，对该结构混频器

8、系统模块进