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射頻微波集成電路中混頻器的設(shè)計(jì)
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資料類(lèi)別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專(zhuān)業(yè))
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電磁場(chǎng)與微波技術(shù) |
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關(guān)鍵詞
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SiGe HBT|混頻器 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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80 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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Word |
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文件大小
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1367K |
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發(fā)布時(shí)間
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2010-06-09 16:56:00 |
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內(nèi)容簡(jiǎn)介：
畢業(yè)設(shè)計(jì) 射頻微波集成電路中混頻器的設(shè)計(jì)，共52頁(yè)，25755字
摘要
隨著GNSS（Global Navigation Satellite System）的不斷發(fā)展和中國(guó)北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的加快建設(shè)，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在各領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛和深入，更低功耗、更低噪聲、更低成本的衛(wèi)星接收芯片已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。SiGe HBT集成工藝由于在成本、兼容性compatibility和高頻特性等方面的突出表現(xiàn)，尤其適用于無(wú)線射頻和高速電路集成電路應(yīng)用，因而逐漸被人們所重視。
本文基于0.5µm SiGe HBT工藝，利用安捷倫公司的ADS仿真軟件，設(shè)計(jì)了三款應(yīng)用于GNSS接收機(jī)射頻前端的Gilbert混頻器芯片，我們分別依次命名為混頻器Ⅰ、混頻器Ⅱ和混頻器Ⅲ。它們的工作電壓都為3.3V，中頻輸出口外接負(fù)載為800歐姆�；祛l器Ⅰ為寬帶低噪聲混頻器，具有芯片面積小，噪聲系數(shù)低的特點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在頻率從1GHz~1.6GHz的范圍內(nèi)，獲得了超過(guò)15dB的轉(zhuǎn)換增益，以及4dB的噪聲系數(shù),輸入1dB增益壓縮點(diǎn)（P-1dB）為-17dBm，功耗為29mW。混頻器Ⅱ利用片內(nèi)圓形螺旋電感作為射極負(fù)反饋，并對(duì)射頻端口進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，最終獲得較高的線性度：P-1dB達(dá)到-11dBm，輸入三階交調(diào)截點(diǎn)IP3in為-0.65dBm，同時(shí)獲得較好的噪聲性能，NF為4.7dB，轉(zhuǎn)換增益為10dB,功耗為28mW�；祛l器Ⅲ在混頻器Ⅱ的基礎(chǔ)上，將開(kāi)關(guān)管級(jí)差分對(duì)管的輸出端用連接線接到片外電感，與片內(nèi)的電容組成帶通濾波器作為混頻器的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了增益的可調(diào)，并獲得了較高的諧波抑制能力和較低的功耗（18mW），輸出中頻頻譜很好�；祛l器的NF為4.6dB，增益為10dB,輸入1dB壓縮點(diǎn)為-11dBm。
設(shè)計(jì)完成后，利用針對(duì)混頻器的優(yōu)良指數(shù)FOM對(duì)這三個(gè)混頻器進(jìn)行了綜合性能的比較，給出了比較結(jié)果和結(jié)論。
最后，利用Cadence公司的Virtuoso 工具對(duì)三款混頻器進(jìn)行了版圖的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并最終進(jìn)行了MPW(多項(xiàng)目晶圓)流片，三款混頻器的尺寸分別為460μm×398μm(I)、641μm×500μm(Ⅱ)和697μm×490μm(Ⅲ)。
關(guān)鍵字：SiGe HBT，混頻器，低噪聲，Gilbert
目錄
第一章緒論 1
§1.1 SiGe HBT集成電路的發(fā)展歷程及應(yīng)用 1
§1.2 選題目的和意義 2
§1.3本文的內(nèi)容安排 2
第二章 射頻接收機(jī)前端的基本結(jié)構(gòu) 4
§2.1超外差結(jié)構(gòu)接收機(jī) 4
§2.2零中頻接收機(jī) 5
§2.3鏡頻抑制接收方案 6
§2.4本文接收機(jī)射頻前端方案 7
§2.5本章小結(jié) 7
第三章 SiGe HBT工藝中的仿真模型 8
§3.1電阻 8
§3.2電容 8
§3.3電感 9
§3.4 SiGe HBT 11
3.4.1 SiGe HBT器件的基本原理 11
3.4.2 SiGe HBT的直流特性 12
3.4.3 SiGe HBT的交流特性 12
3.4.5 SiGe HBT的工藝結(jié)構(gòu) 14
§3.5 本章小結(jié) 14
第四章 混頻器的原理分析 15
§4.1混頻器的分類(lèi) 15
4.1.1利用器件的非線性實(shí)現(xiàn)的混頻電路 15
4.1.2 利用開(kāi)關(guān)特性實(shí)現(xiàn)混頻 16
§4.2單平衡混頻器 17
§4.3雙平衡混頻器 18
§4.4 混頻器的指標(biāo)及設(shè)計(jì)分析 20
4.4.1 轉(zhuǎn)換增益 20
4.4.2噪聲系數(shù) 21
4.4.3 線性度 21
4.4.4隔離度 22
4.4.5功耗 22
§4.5本章小結(jié) 22
第五章 GNSS混頻器的設(shè)計(jì)與仿真 23
§5.1寬帶低噪聲混頻器Ⅰ的設(shè)計(jì) 23
5.1.1基本結(jié)構(gòu)的選擇 23
5.1.2 設(shè)計(jì)指標(biāo) 23
5.1.3 核心電路分析和晶體管的選擇 24
5.1.4偏置電路的設(shè)計(jì) 26
5.1.5混頻器的整體設(shè)計(jì)與分析 28
5.1.6仿真結(jié)果與分析 30
§5.2低噪聲高線性度線性混頻器Ⅱ的設(shè)計(jì) 34
5.2.1線性分析 34
5.2.1集成螺旋電感的設(shè)計(jì) 35
5.2.3電路的整體設(shè)計(jì) 35
§5.3抑制諧波可變?cè)鲆婊祛l器Ⅲ的設(shè)計(jì) 39
§5.4 三個(gè)混頻器的綜合比較 42
§5.5本章小結(jié) 42
第六章 版圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 43
第七章 結(jié)論 47
參考文獻(xiàn) 47
致謝 51
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