二极管双平衡混频器的ADS仿真设计

混频器已广泛地应用于移动通信、微波通信以及各种高精度的微波测量系统中的前端电路,是射频系统中的一个关键部分,其性能的好坏直接影响到整个系统的性能。本文用ADS软件设计了一个二极管双平衡混频器,首先对RF、LO、IF端口进行了阻抗匹配,最后通过仿真得到了二极管双平衡混频器的变频损耗、噪声系数、三阶互调截点、隔离度等参数。     

微带平衡混频器

本文介绍了我们研制的10cm波段和22cm波段微带平衡混频器,其中22cm波段混频器的噪声系数是N_F≤6db;隔离比是D≥20db;信号支路的驻波比是p≤1.5。S波段混频器的噪声系数是N_F≤7db;隔离比是D≥17db;信号支路的驻波比是P≤1.6。为了进一步改善混频器特性,我们将电桥做成圆形,並且将其两输出臂之一增长了四分之一波长。(混频器的噪声系数内包括了中放级的噪声系数N_(Fil)≈1.5db)。     

基于低电压高线性度的变频混频器设计

采用LC-tank折叠结构设计了一种低电压高线性度的混频器,解决了传统Gilbert混频器中跨导级与开关级堆叠带来的高电压高功耗问题,以及在跨导级的高跨导、高线性与开关级的低噪声间进行折中设计难题.基于TSMC 0.25 μm工艺,Agilent公司的ADS软件对所设计混频器电路进行了仿真.其仿真结果表明：工作电压1.0 V,RF频率2.5 GHz,本振频率2.25 GHz,中频频率250 MHz,转换增益1.080 dB,三阶交调点25.441 dBm,单边带噪声系数4.683 dB,双边带噪声系数8.387 dB,功耗7.088 mW.     

2．4GHzCMOS双平衡混频器的设计与仿真

设计了工作在2.4GHz基于Gilbert单元为核心的CMOS有源双平衡混频器.为改善系统噪声性能,在混频器中变频增益增加了分流源单元和耦合电感单元.混频器RF、LO和IF频率分别为2.4 GHz、2.402 GHz和2 MHz.采用SMICO.18μm CMOS工艺进行仿真,在1.8 V电源电压下,混频器转换增益为23dB、噪声系数为8.58 dB、三阶输入截止点为-7.8 dBm、功耗为9.54 mw.     

微波低通滤波器的设计及其特性的信号流图分析

对微波低通滤波器进行了计算机辅助设计;用信号流图法对滤波器进行了性能分析;经过调试,实验验证的结果较好。其中用信号流图法对滤波器反射系数的幅频特性分析有助于混频器电路的设计。     

用于UHF RFID零中频接收机的混频器设计

基于SMIC 0.18.μm CMOS工艺,设计了一种应用于超高频(UHF)射频识别(RFID)系统零中频接收机的混频器.在对传统吉尔伯特混频器的噪声指标进行深刻分析的基础上,采用动态电流注入技术,设计出了一种低噪声、高线性度的混频器.动态注入电路有选择地向跨导级注入适当电流,大大抑制了开关管中的闪烁噪声,从而提高了混频器的整体噪声性能,同时又不影响混频器的线性度.在1.8V电源电压下,仿真显示,该混频器取得11.3dB的噪声系数、-5.58 dBm的输入l dB压缩点、26.04 dB的转换增益.芯片仅消耗7.2 mW功耗,占用404 μm*506 μm芯片面积.     

微波混频器的数值分析及参量效应的研究

本文利用多次反射法对单管微波混频器进行非线性分析,得到了混频器本征二极管上的电压、电流波形。在此基础上,求得小信号变换矩阵,计算混频器的变频损耗和噪声系数。上述非线性和线性分析包含在一个计算程序中。利用此程序研究了非线性电容引起的参量效应对混频器性能的影响,且与正弦激励本征二极管的情况比较,得出几点结论。     

微带平衡混频器

本文介绍了我们研制的１０ｃｍ波段和２２ｃｍ波段微带平衡混频器，其中２２ｃｍ波段混频器的噪声系数是ＮＦ≤６ｄｂ：隔离比是Ｄ≥２０ｄｂ；信号支路的驻波比是　＜１．５。Ｓ波段混频器的噪声系数是ＮＦ≤７ｄｂ；隔离比是Ｄ≥１７ｄｂ；信号支路的驻波比是　≤１．６。为了进一步改善混频器特性，我们将电桥做成圆形，并且将其两输出臂之一增长了四分之一波长。（混频器的噪声系数内包括了中放级的噪声系数ＮＦｉｉ≈１．５ｄｂ）．     

混频器的网络分析

本文论述了采用网络法分析混频器的必要性;并从小讯号理论出发、给出混频器的 Y、S矩阵;用 S 矩阵分析多端口混频器在各种终端情况下的理论上的最小变频损耗及各端口的电压驻波比;最后以三端口单平衡混频器及“镜像回收、抑制混频器”为例,用信号流图法求解变频传输系数。从而表明:散射矩阵与信号流图法用于新型、复杂的混频器的分析有极大的优越性。本文将网络法与新型微波混频器的原理分析紧密结合,并力图使分析具有通用性。     

一种低噪声高增益CMOS混频器设计

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种低噪声、高增益的混频器.通过在吉尔伯特单元中的跨导级处引入噪声抵消技术以降低混频器的噪声,并且在开关管的源级增加电流注入电路以减小本振端的偏置电流,增大电路的增益.仿真结果表明,混频器工作电压为1.8 V,直流电流为9.9 mA,在本振(LO)频率为2.39 GHz,射频(RF)频率为2.4 GHz时,混频器的增益为12.65 dB,双边带噪声系数为4.23 dB,输入三阶交调点为-3.45 dBm.     

一款工作于2.4 GHz频段的带有源负载的高性能双平衡有源混频器

对带有源负载的CMOS双平衡Gilbert有源混频器的1/f噪声、线性度与转换增益进行深入分析。这款采用PMOSFETs做负载的混频器工作于2.4 GHz频段。为降低混频器的1/f噪声, 利用双阱工艺中的寄生垂直NPN晶体管作为开关, 同时在PMOSFETs处并联最低噪声的分流电路作为负载。运用在PMOSFETs处的高性能运算放大器, 不仅为零中频输出提供了合适的直流偏置电压, 以避免下级电路的饱和, 并能够为混频器提供足够高的转换增益。同时, 在输入跨导(G_m)级电路中采用电容交叉耦合电路能够将转换增益进一步提高。为了增加混频器的线性度, 采用共栅放大器作为输入跨导级电路。这款混频器采用TSMC 0.18m 1-Poly 6-Metal RF CMOS工艺, 在1.5 V电源电压、3 mA的电流消耗下获得了17.78 dB的转换增益、13.24 dB的噪声因子和4.45 dBm输入三阶交调点的高性能。     

混频三极管噪声系数的新算法

根据混频三极管特殊的工作状态,即输出中频选频网络对输入载频及其附近的信号相当于短路,计算分析了输入回路的噪声源对输出的影响。依据管子内部反馈作用可以不考虑的特点,提出了混频器噪声系数的新算法。     

单片接收机射频前端电路设计与仿真

无线通信对射频接收机的低功率、低成本、小型化要求较高。本文提出了基于 IEEE 802．16协议的低电压接收前端系统和模块的设计方案,给出了三级级联的低噪声放大器和双正交下变频混频器的设计电路。仿真结果显示该放大器在增益、噪声、线性度等指标上均达到要求,双正交下变频混频器镜像抑制度达52 dB以上,对低噪声放大器和混频器级联电路的仿真结果表明,该级联电路能够达到接收机RF前端电路的设计要求。     

K波段低噪声集成片上CMOS接收前端设计

基于TSMC 90nm CMOS工艺,设计实现K波段片上集成CMOS接收前端。接收前端由两级差分共源共栅结构低噪声放大器、双平衡吉尔伯特单元结构下变频混频器组成。射频输入、本振输入以及模块间采用片上巴伦进行匹配。测试结果表明,在射频输入频率23.2GHz时,转换增益为27.6dB,噪声系数为3.8dB,端口隔离性能良好,在电源电压为1.2V下,功耗为35mW,芯片面积为1.45×0.60mm2。      

搅拌设备控制系统的输入信号预处理电路设计

为了提高沥青混凝土搅拌设备计算机控制系统的可靠性，针对其工作环境对输入信号预处理电路的特殊要求，通过比较的方法，论述了温度检测和配料称量等模拟信号及开关量输入信号处理电路设计的依据，并设计了相应的电路。针对变频器输出频率显示信号中的高频噪声，设计了相应的噪声消除电路，给出了进一步提高系统抗干扰能力的措施。将设计的电路应用于LB2000和LB3000型沥青混凝土搅拌设备计算机控制系统，进行了测试。测试结果表明：输出信号稳定，且消除了高频干扰，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。     

基于电阻平衡条件的同相求和运算电路设计

从运放输入端电阻平衡条件出发,分析了一些文献给出的一般形式同相求和运算电路的运算关系式及各输入信号比例系数之和与平衡电阻、反馈电阻的关系,目的是探索同相求和运算电路运算关系的简化表达形式及电路的简化形式.结论是在输入端电阻平衡时,各输入信号比例系数之和在大于1、小于1及等于1情况下,同相求和运算电路还可简化.所述方法的创新点是将运放输入端电阻的平衡条件转化为各输入信号比例系数之和的关系,从而可直观确定简化电路形式,解决了"同相求和电路的应用不如反相求和电路应用广泛"的问题.     

提高电路可靠性的几项技术

为了提高电路的可靠性 ,结合几个具体电路 ,从 4个方面简要阐述了抑制电路中的噪声和干扰的原理及实施办法。其中 ,使电位器的滑动接点远离放大器的输入端及尽可能将电位器用在大信号一侧的方法 ,能在一定程度上减小噪声电压对整个电路的影响 ;在继电器线圈两端并接高速放电二极管和 RC吸收电路能大大消弱继电器工作时线圈两端产生的负脉冲电压 ;用金属壳将高输入阻抗放大器的输入端屏蔽可消除各种外界干扰信号对放大器的干扰 ,而在高输入阻抗放大器的输入端接入隔离环可减少电源线漏电等对放大器的影响 ;在数字电路的终端连接终端电阻会明显改善数字电路中易出现的终端反射效应     

吉尔伯特型CMOS零中频混频器的设计

利用动态电流注入、共源节点谐振、改善2阶线性度性能技术,应用CMOS工艺,利用Candence设计了一款1.8 V电源电压折叠式Gilbert型有源零中频混频器.电路仿真结果显示,混频器在1 MHz,100 kHz,10 kHz处的单边带噪声系数为6.109,6.71,10.631 dB,频率转换的增益为11.389 dB,输入的3阶交调点为4.539 dBm.     

基于电阻平衡条件的比例运算电路

为使比例运算电路的设计具有通用性,给出了任意比例系数的加减法运算电路,分析了比例系数与平衡电阻、反馈电阻的关系,将运算放大器输入端电阻的平衡条件转化为输入
信号比例系数的关系,并探索了输入端电阻平衡,比例系数取值关系变化时,加减法运算电路构成形式的变化情况,给出一些新的电路设计方案。扩大了比例运算电路的应用范围。