一款上变频电路设计

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1、摘要摘要近几年来，在市场竞争日趋激烈地推动下，无线通讯设备不断朝着低成本、低功耗、多功能、小型化的方向发展。高集成度，低成本的CMOS技术和高集成度的射频收发机结构是实现这一发展方向的有效途径。混频器作为射频前端发射机的关键电路模块，其性能的好坏直接影响到整个发射机系统地性能。因此，设计一个高性能的混频器就显得尤为重要。本论文针对满足RFID阅读器标准的上变频混频器展开研究,把一个80kHz-1280kHz的中频信号上变频为860MHz-960MHz射频信号。论文首先分析了衡量混频器性能的主要指标，然后

2、通过对比常用混频器结构的优缺点提出了Gilbert有源混频器结构，并在此基础上逐步改进，采用TSMC0.18CMOS工艺设计出新型的折叠式Gilbert有源混频器，该混频器以经典的电流换向结构为基础，采用电阻负载、P型跨导、N型开关对的折叠结构以满足高线性度、高端口隔离度和适当增益的要求，并节省了面积。另外，为满足系统需要，还设计了有源巴伦电路以及PADriver电路，有源巴伦将混频器输出差分信号转换成单端信号，提高了发射机的系统集成度且有利于降低功耗。PADriver能提供一定的增益来从而降低了PA的

3、设计压力。测试结果表明在860MHz到960MHz工作频段内，混频器的转换增益约为-2dB，IIP3约为14dBm，OP1dB为3dBm。整个电路模块的准换增益为15dB，OP1dB为4dBm左右，均能满足系统所需要求。本文为超高频RFID阅读器标准的无线射频前端芯片的进一步研究提供了参考。关键词：RFID发射机前端正交单边带混频器有源巴伦一款上变频电路设计AbstractAbstractRecentyears,inresponsetomarketdevelopments,thedesignofwire

4、lesstransmittersfollowtrendthatincludelowercost,lowerpower,multifunctionandsmaller.HighlyintegratedtransmitterarchitectureandlowercostCMOStechnologywillreachthosetrends.Mixerisoneofthekeymodulesintheradiotransmitter,anditsperformancegreatlyimpactontheent

5、irewirelesssystem.,soitisimportanttodesignamixerwithhighperformance.ThisresearchfocusesonthedesignofaupconversionmixerapplicabletoUHFRFIDReader.FirsttheThemainparametersofmixerareanalyzedandthenseveralmostpopularmixerarchitecturesarediscussedandcompared,

6、thenthearchitectureofGilbertactivemixerisproposedandgradualimproveitonthisbasis.ThemixerandactiveBalunandPADriveraredesignedbasedontheTSMC0.18umCMOStechnology.ThefoldedGilbertactivemixeremploystypicalcurrentcommutatedtypeandtakesresistorsasloadtomeetther

7、equirementsofhighlinearityandappropriategainflatnesscharacteristicandalsotosavearea.On-chipactivebalunisadoptedinthepurposeoftransformingdifferentialMixeroutputsignalsintosingle-ended,soastoimproveintegrationandlowerpowerconsumption.Measurementresultssho

8、wthatintheoperatingfrequencyrangesof860MHzto960MHz,forthemixer,theCGis-2dB,theIIP3is14dBm,theOP1dBis3dBm.Forthewholecircuit,theCGis15dB,theOP1dBis4dBm.ThisworkprovidesareferenceforfurtherresearchofUHFRFIDReader.KeyWords:RF