基于180nmcmos工艺的混频器研究与设计

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1、ｉ９ＨＨＰ謙巧參《丢觀匈国硕±学位论文胃ｍ（＾＾＼）画擊基于ＩＳＯｎｍＣＭＯＳ工艺的混频器研究与设计张妮ｉ＾作者姓名Ｓ学校导师姓名、职赖刘红侠教授｜企业导师姓名、职赖张大龙高工Ｍ申请学位类别工程硕±ＢＩｉ西安巧猶大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谋的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加臥标注和致谢中所罗列的内容＾＾＾外，论文中不包含其他人己经发表或

2、撰写过的研究成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研究所做化任何货献均已在论义中作了明确的说明并表示了谢盧。一学位论义若有不实之处，本人承化切法律责化。本人签名：一珠嘶日期；蛛Ｗ．＿Ｉ西鈍子科技大学关于论文使廳权的誦本人完全了解西安电子科技乂学有关保留和使川学位论文的规定，即：研究生在？西安电子科技乂学校攻读学位期间论文Ｘ作的知识产权廊Ｔ。学校巧权保稱送交论义的巧印件，、借阅论文，允许賓阅；学校可公布论义

3、的全部或部分内容允许采用影印。同时本人保证，结合学位论文研究成巧完成的论、缩印或巧它复制手段保存论义。义、发，名安电子科技大学明专利等成果署单位为西适授权。保密的学位论文在年解密后用本书＾削１、：媒槪蘇名：Ｉ＾Ｊ本人签名＿Ｉ、：日：誰３＾口期期厶＿－—４中学校代码10701学号1311122905分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于180nmCMOS工艺的混频器研究与设计作者姓名：张妮领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：刘红侠教授企业导师姓名、职称：张大龙

4、高工学院：微电子学院提交日期：2016年3月TheAnalysisandDesignoftheMixerBasedonthe180nmCMOSTechnologyAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByZhangNiSupervisor:LiuHongxiaProfessorZhangDalongSeniorEngineerMarch2016摘要

5、摘要随着CMOS工艺的不断发展，射频前端电路的应用越来越广泛。我们希望得到的电路能够尺寸更小、功耗更低、性能更好。混频器作为射频前端电路中的关键模块，用于实现频谱的搬移，不同系统对混频器的性能指标要求不同。本文分别提出了应用于GPS接收机中的有源混频器和应用于UWB系统的超宽带混频器。它们都基于0.18umCMOS工艺。本文首先介绍了四大全球卫星导航系统，包括GPS系统，GLONASS系统，GALILEO系统，COMPASS系统，分别介绍了四大系统的特点和应用。分析了常用的几种接收机结构的优缺点，包括超外差接收机、零中频接收机和低

6、中频接收机。本文还介绍了混频器的基本工作原理，分类，优化结构以及性能参数。对Gilbert混频器的噪声、增益与线性度特性进行了详细分析，并在Gilbert混频器的基础上通过优化设计了不同性能的混频器。本文设计了高增益混频器，其中除了核心电路外，还设计了混频器的电压偏置电路，以及混频器和电压偏置电路的版图。本文还设计了超宽带混频器，是在折叠型混频器的基础上做了优化设计。最后给出了各混频器的仿真环境与结果。本文所做的工作如下：本文设计的用于GPS接收机的高增益混频器，基于TSMC0.18umCMOS工艺。在Gilbert混频器的基础上

7、，对跨导级进行改进，本文采用了跨导互补的电流注入结构，然后对电路进行版图设计。在1.8V电压下，后版图仿真结果为：转换增益为17dB，输入三阶交调点IIP3为-3.6dBm，双边带噪声系数为9.2dB，混频器核心电路的功耗为7.16mW，版图总面积为0.07mm*0.09mm；本文设计的用于超宽带系统的超宽带混频器，基于TSMC0.18umCMOS工艺。该电路在折叠式混频器的基础上，对跨导级进行改进。它采用前馈结构跨导级来提高线性度，在输出负载部分采用并联峰值结构来拓展带宽。在1.8V电压下，该电路的仿真结果为：转换增益为3.32

8、dB-8.56dB，输入1dB压缩点为-4.2dBm，双边带噪声系数为：10.83-13.13dB，混频器核心电路的功耗为11.5mW。本文设计的混频器存在一些不足之处。跨导互补混频器中，电路的噪声性能有待进一步提高；超宽带混频器中，转换增益偏小且