射频集成有源混频器噪声分析

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1、摘要摘要有源混频器广泛应用于具有频率变换功能的电子系统中且被认为是系统的关键模块之一。有源混频器的噪声特性会严重影响整个系统的性能，如灵敏度、动态范围、选择性等。因此，分析及预测有源混频器的噪声特性具有十分重要的意义。众所周知，晶体管是有源电路的主要噪声贡献者。晶体管具有各种噪声源，包括热噪声、闪烁噪声、散粒噪声等。文献中对于有源混频器噪声特性的分析通常是基于已发表的独立非耦合的噪声源模型。此外，有源电路的晶体管必须偏置和工作在某种电压状态下，任何有源电路的噪声特性必然是工作电压相关的。而不幸的是，过去缺乏包含了工作电压相关特性

2、的噪声耦合的模型以用于混频器噪声特性分析。最近，一种漏源电压相关且耦合了沟道热噪声和散粒噪声的MOSFETs噪声模型已被研究出来。这为在考虑耦合噪声源的情况下，讨论有源CMOS混频器电压相关的噪声特性提供了可能。本文使用这种晶体管噪声模型系统地分析了有源CMOS混频器的噪声特性，推导出一系列详尽的解析表达式以表征来自于混频器各个部分的噪声，进而推导出了输出加性噪声及噪声系数公式。基于文中的分析及所得表达式，本文提出了一种预测实际工作状态下有源CMOS混频器的噪声特性的原型方法。从理论上明晰了MOSFETS工作电压对于有源CMOS

3、混频器输出噪声的影响。关键词：有源混频器，噪声，电压相关性，CMOS．Gilbert单元，频率变换，射频集成电路AbstractAbstractAnactivemixeriSwidelyusedinmostelectronicsystemswiththefunctionofthefrequencytranslationandconsideredtObeoneofthekeyblocks．Noisecharacteristicsofanactivemixerwillseriouslyaffecttheoverallsystempe

4、rformance，suchasthesensitivity,dynamicrange(DR)，selectivity,etc．．Thereforeitiscrucialtoanalyzeandpredictthenoisecharacteristicsofactivemixers．ItiSwellknownthattransistorsarethedominantnoisecontributorsofactivecircuits．Thetransistorshavevariousnoisesourcesincludingthe

5、thermalnoise，flickernoise，shotnoise，etc．．Theanalysisofnoisecharacteristicsofactivemixersintheliteratureiscommonlybasedontheavailabletransistornoisemodelspublishedintheliteratureforindividualun-couplednoisesources．However,thetransistorsofallactivecircuitmustbebiasedan

6、doperatedundercertainvoltageconditions．Thenoisecharacteristicsofanyactivecircuitsmustbeoperation—voltage—dependent．Unfortunately,therewaslackofthenoise·coupledmodelincludingtheoperation-voltage—dependenceinthepast．Recently,thedrain·-source··voltage··dependenttransist

7、ornoisemodelwiththecoupledchannelthermalandshotnoiseshasbeendeveloped，providingthepossibilitytodiscussthevoltage-dependentnoisecharacteristicsofactiveCMOSmixerswiththecouplednoisesources．Inthisthesis，thenoisecharacteristicsofactiveCMOSmixersaresystematicallyanalyzede

8、mployingthistransistornoisemodel．Theanalyticalexpressionsarederivedtocapturethenoisesoriginatingindifferentpartsofthemixer．Explicit