应用于P波段及L波段AESA的射频发射前端

基于TSMC 0.18μm RFCMOS工艺,设计了一款应用于P波段和L波段(405 M-2.2 GHz)的全集成射频发射前端芯片.系统由单转双巴伦、混频器、可变增益放大器和驱动放大器组成,系统架构基于改进的直接上变频方案.基带和本振端口的巴伦采用了一种能够同时实现噪声和非线性消除及宽带阻抗匹配的结构,混频器使用了正交双平衡基尔伯特结构,可变增益放大器基于跨导可变的共源共栅结构进行设计,驱动放大器采用了具有高线性度和宽带匹配特性的推挽结构.后仿真结果表明,在3.3 V电源电压下,该发射前端直流电流为76 m A,版图面积为2.4 mm×2.0 mm;具有可控电压增益10-30 dB;输出1 dB压缩点大于10.8 dBm;中频大于25 MHz时,噪声系数小于8 dB;基带和射频端口反射系数小于-20 dB,本振端口反射系数小于-15 dB.     

无片上电感的低功耗高线性度CMOS混频器

物联网设备的数量将在不久的将来得到快速增长。延长电池寿命、提高信号动态范围是物联网通信系统射频前端的主要关注点。为解决射频前端功耗和线性度的问题,提出了一种改进型的吉尔伯特混频器。相比于传统吉尔伯特混频器,该混频器在跨导级采用工作在亚阈值区的PMOS/NMOS互补结构,结合了电流复用技术和导数叠加技术,实现了功耗和线性度的折中;并采用交叉电容耦合形成负阻抗,抵消了寄生电容的影响,从而在低功耗情况下提高了线性度。基于HHNEC 0.18 μm BiCMOS 工艺后仿真结果表明,该混频器在射频频率0.4~3 GHz时转换增益为6.2~7.6 dB, 在2.4 GHz频率下输入三阶交调点(input third-order intercept point,IIP3)为14.96 dBm,在电源电压为1 V的情况下功耗为1.8 mW。该混频器核心电路尺寸为460 μm × 190 μm。与相关工作对比,该混频器具有低功耗、高线性度的特点。