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。     

低噪声放大器的设计与灵敏度分析

本文设计的低噪声放大器利用集成芯片ATF36163完成了电路的设计,利用ADS软件进行设计、优化和仿真,最后给出了仿真结果、版图设计及实测结果。同时通过研究电路参数的灵敏度对该低噪声放大器进行了灵敏度分析,使得低噪声放大器不仅符合接收机对LNA的指标要求,还能使性能更加稳定。     

基于ATF54143的2.45GHz平衡式低噪声放大器设计

为了实现放大器在2.4～2.5 GHz范围内低噪声、高增益、输入输出阻抗匹配等性能指标,通过ADS2011仿真软件优化设计硬件电路,提出并加工制作了基于ATF54143的新型平衡式低噪声放大器.实测结果表明,该平衡式低噪声放大器的噪声系数低于3 dB,增益高达10 dB,输入端驻波比小于1.5,且输出端驻波比小于3.测试过程中发现在保证噪声系数较小的情况下,通过选取合适的偏置点可以明显地提高放大器的线性度.提出的平衡式低噪声放大器可以较好地应用于无线局域网领域,具有较强的实用价值.     

低功耗高线性度超宽带低噪声放大器的设计

提出了一种具有低功耗、高线性度、高增益、低噪声的放大器.该电路采用共栅结构实现输入匹配,正向衬底偏置技术与电流复用技术降低功耗,后失真技术提升线性度.实验仿真结果表明,所设计的低噪声放大器在低功耗条件下各方面性能良好.     

2.8～8.5 GHz全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器设计

为了在不增加功耗的前提下提高低噪声放大器的增益,本文通过引入电流复用技术,并将偏置管兼作放大管,设计出一款全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器。采用TSMC公司的0.18μm CMOS工艺和Cadence软件对本低噪声放大器电路进行前仿真和后仿真。仿真结果表明,在1.5V的电压供电下,整个电路的功耗(power consumption,PD)为11.7mW,在2.8~8.5GHz的频段内,噪声系数(noise figure,NF)为3.05~4.1dB,正向增益(S21)为18.2~19.9dB,输入回波损耗(S11)、输出回波损耗(S22)均小于-10dB,群延迟为130~320ps,在6GHz处,三阶交调点IIP3为-12.16dBm,达到了设计目标。该低噪声放大器具有高增益低功耗的特点,可用于对增益和功耗要求都较高的接收机中。     

宽带平衡式低噪声放大器的研究与设计

为解决低噪声放大器设计时带宽和驻波的问题,提出一种结合平衡放大结构和负反馈技术设计宽带低噪声放大器的方法。采用ATF38143晶体管,利用ADS软件对其进行匹配优化,以自偏压的形式提供负压简化电路,通过并联谐振电路调节增益平坦度,设计出一个工作在1.5~2.5 GHz内、端口驻波小于1.4,噪声系数优于0.55、最大增益大于14 dB、带内增益平坦度优于2 dB的宽带低噪声放大器,很好地解决了低噪声放大器的带宽和驻波问题。     

2．4GHzCMOS低噪声放大器的设计

基于0．18μmCMOS工艺,采用共源共栅源极电感负反馈结构,设计了一个针对蓝牙接收机应用的2．4GHz低噪声放大器（LNA）电路．分析了电路的主要性能,包括阻抗匹配、噪声、增益与线性度等,并提出了相应的优化设计方法．仿真结果表明,该放大器具有良好的性能指标,在5．4mw功耗下功率增益为18．4dB,噪声系数为1．935dB,1dB压缩点为-14dBm．     

应用于OFDM之3．1～8．0GHz超宽带接收机前端芯片设计

使用TSMC0．18μmCMOS工艺实现3．1～8．0GHz超宽带接收机前端电路芯片设计,并利用ADS软件进行仿真、电路参数调整。电路架构包括：单端输入差动输出之超宽带低噪声放大器、Balun（Balance-unbalance）以及差动输入／输出的超宽带降频混频器,主要特点是在低噪声放大器输出端和混频器之间加入Balun,提升电路性能并减少芯片面积。芯片测试结果：在供给电压1.8V下,频宽为3．1～8.0GHz,S11〈-15。3dB,转换增益为24．6dB,功率消耗为37.98mW;包台接脚,芯片面积0．985（0.897×1.098）mm2。     

TEM接收机低噪声抗饱和前放电路设计

为了满足瞬变电磁接收机的低噪声要求及消除在瞬变信号早期易出现饱和的现象，设计了TEM接收机低噪声抗饱和前放电路，该电路使用超低噪声运算放大器LT1028，并采用屏蔽接地技术降低外部地干扰、耦合等噪声；使用可编程放大器PGA202对整个瞬变信号采用分段放大技术，既避免了早期信号饱和，又保证了接收机的动态范围。该设计电路还可用于其他大动态信号采集系统中。实践证明，该电路改善了整机的信噪比，提高了晚期微弱信号的识别能力（检测的有效信号为几个微伏），在具体应用中取得了良好的效果。     

基于分集接收技术的可见光接收机前端电路

为了减弱噪声对可见光通信质量的影响,提高可见光通信系统的抗干扰性,基于台积电180 nmCMOS工艺,提出了一种抗噪能力较强的可见光接收机前端电路.电路主要包括跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除网络和输出缓冲级.输入端对信号进行两路接收,通过印制电路板绘制把外部两个光电二极管相连,对接收到的光电流信号进行等增益合并,合并信号作为输入信号提供给光接收机模拟放大电路,这种设计实现了分集接收技术,提高了光通信系统的信噪比.跨阻放大器采用调节型共源共栅结构,共源结构作为反馈环路,降低芯片的输入阻抗,共漏结构提高了跨阻放大器的带负载能力.限幅放大器采用改进CherryHooper型限幅放大器结构,引入反馈电阻降低级间等效电阻,扩展有效带宽,并通过增加负载电阻为支路提供偏置电流,有效提高了电路的输出范围.测试结果表明,在电源电压为1.8 V、光电探测器等效电容为5 pF时,光接收机的跨阻增益为88 dBΩ,-3 dB带宽为510 MHz,在误码率小于3.8×10-3的条件下实现了600 Mb/s的数据传输.芯片功耗为43.62 m W,整体面积为624μm×823μm,当误码率为10-9时,基于分集接收的光接收机的灵敏度为-11.5 dBm.对比实验表明,分集接收技术降低了可见光通信的误码率,提高了通信质量,因此基于分集接收技术的光接收机有望应用于室内可见光通信系统领域.     

Design and analysis on four stage SiGe HBT low noise amplifier

Focusing on the linearity shortcoming on a bipolar low noise amplifier(LNA),a new 6 ~14GHz four stage SiGe HBT LNA is proposed.This amplifier adopts a method of gain allocation on multiple stages to avoid the limitation on linearity especially with the addition of negative gain on the third stage.To realize gain flatness,extra zero is introduced to compensate the gain roll-off formed by pole,and local shunt-shunt negative feedback is used to widen the bandwidth as well as optimize circuit' s noise.Simulated results have shown that in 6 ~14GHz,this circuit achieves noise figure(NF) less than 3dB,gain of 17.8dB(+0.2dB),input and output reflection parameters of less than- 10 dB,and the K factor is above 1.15.     

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。     

一种微波模拟预失真器电路

文章提出了一种模拟射频预失真器,它由模拟衰减器、模拟移相器和3 dB电桥构成;将它加在微波放大器的前端,通过调节预失真器中的偏置电路来调整预失真器的性能,实现对放大器线性的提高;通过使用ADS软件进行双音测试,证明三阶交调系数改善了20 dBc。     

探空湿度传感器的信号调理电路设计

针对高空气象湿度测量对高精度和低噪声提出的需求,设计了一种基于电荷放大器原理用于探空湿度传感器的微弱电容检测电路。该电路由晶体振荡电路、电荷放大器电路、整流滤波、A?D转换、MCU等部分组成。实验结果表明：研制的检测电路具有较强的抗杂散电容性能,线性度良好,准确度优于0.04%,对于标称100 pF的待测电容,噪声引起的误差仅相当于待测电容的100 PPM（百万分之一）,约10 fF,能满足高空探测的要求。     

一种平衡AB类功率放大器的设计

设计优化了一种平衡AB类功率放大器。利用ADS软件和Freescale公司提供的芯片模型,进行了功放的偏置电路和匹配电路的设计仿真。对放大器进行了优化仿真,在仿真中分析了平衡AB类放大器线性度、效率、增益、1 dB压缩点、邻信道功率比ACPR等参量结果。并将其与单管AB类放大器作比较,分析了平衡AB类放大器的优势。     

基于GaAs pHEMT 2.5~4.3 GHz驱动功率放大器芯片设计

为了实现低噪声、高线性度、中功率的指标特性,设计了一款基于GaAs pHEMT工艺的2.5~4.3 GHz驱动功率放大器（power amplifier,PA）,该PA设计采用共源共栅级驱动共源极放大器的双级放大结构,其中共源共栅级驱动放大器可实现良好的隔离度,采用负反馈技术实现输入阻抗匹配和级间阻抗匹配,选取共源极放大器实现高线性度指标。经过流片加工后,实测结果显示,该PA在2.5~4.3 GHz频段可实现25.5±1 dB小信号增益,可以满足5G无线通信系统中Sub-6G频段的典型驱动功率放大器的指标要求,具有广泛的市场应用前景。     

基于改进的电流传送器的模拟乘法器设计

为优化四象限模拟乘法器的电路性能, 以满足现代模拟信号处理电路高频低噪的应用要求, 提出了一种新 型低压四象限模拟乘法器。 该乘法器以基于改进的电流传送器(MDDCC: Modified Differential Difference Current Conveyor)的模拟平方器为基本电路, 采用台湾积体电路制造公司的 0. 18μm CMOS 工艺的 PSPICE(Personal Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)计算机软件进行仿真。 仿真结果表明, 该四象限乘法器具有良 好线性, 输入电压的范围为-0.1 V ~ +0.1 V, 截止频率为451.307 MHz, 当输入电压峰值为100 mV 时, 输出噪声 电压小于150 nV。 与已有乘法器比较, 该乘法器电路具有较好的线性特性以及较高的截止频率和带宽, 输出噪声 电压有所减少, 在高频信号处理系统中性能更优。     

Noise and linearity optimization methods for a 1.9GHz low noise amplifier

Noise and linearity performances are critical characteristics for radio frequency integrated circuits( RFICs), especially for low noise amplifiers (LNAs) . In this paper, a detailed analysis of noise and lineaxity for the cascode architecture, a widely used circuit structure in LNA designs, is presented. The noise and the hnearity improvement techniques for cascode structures are also developed and have been proven by computer simulating experiments. Theoretical analysis and simulation results showed that, for cascode structure LNAs,the first metallic oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) dominates the noise performance of the LNA, while the second MOSFET contributes more to the linearity. A conclusion is thus obtained that the first and second MOSFET of the LNA can be designed to optimize the noise performance and the hnearity performance separately, without trade-offs. The 1 .9 GHz Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) LNA simulation results are also given as an application of the developed theory.     

金属箔应变片调理电路实验的改进与实现

基于SET-3000型传感器实验平台,选用高精度运算放大器芯片配合滤波电路对平台的调理电路进行了改进,缓解了系统灵敏度低,线性度差等问题.利用Labview对实验数据进行拟合分析,表明采用改进后的调理电路提高了实验装置的静态参数性能.