0.18μm CMOS工艺5GHz WLAN低噪声放大器和下变频器的设计

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随着科学技术的进步和人们生活工作方式的转变,人们对互联网络的依赖和要求越来越高,传统局域网络已经不能满足人们对网络灵活性的需求,无线局域网(WLAN)应运而生。无线局域网的可移动性、灵活组网等特点,使得我们原来必须在有固定网络基础设施的前提下才可能使用网络的限制被打破。无线局域网最直观的应用就是可以替代现有的有线以太网。无线局域网的诸多优点使其应用领域不断扩展。无线局域网正在逐渐成为人们最经常使用的互联网接入方式。本论文主要是基于0.18μm CMOS工艺设计用于IEEE802.11a标准的5GHz无线局域网接收机射频前端电路模块,包括低噪声放大器(LNA)和下变频混频器(Down Converte Mixer)电路设计。低噪声放大器是射频接收机前端的主要部分,将天线输入的微弱信号进行放大,其噪声系数非常小,并且具有一定的增益,可以大大降低系统后面各级的噪声对接收信号的影响。混频器是无线收发机的重要组成部分。接收机中的混频器一般为下变频器,它位于低噪声放大器之后,将接收到的射频信号搬移到中频上。本论文首先介绍了无线局域网发展状况和各种无线局域网标准,重点介绍了5GHz频段的IEEE 802.11a标准,分析了各种射频接收机的基本结构及性能参数,并介绍了它们的使用范围和优缺点,提出了本文设计的LNA和Mixer基于的接收机结构。本文设计的低噪声放大器采用差分共源共栅源极电感退化结构,通过功率约束的噪声优化确定各个器件的参数,输出端采用抽头电容谐振回路进行输出匹配,设计达到了线性度、增益和噪声等方面的要求,最后给出了电路的软件仿真结果及芯片版图。本文最后在分析了不同混频器的基本原理和电路结构的基础上,重点研究了有源双平衡Gilbert混频器,详细分析了Gilbert混频器的噪声来源。本文设计的Gilbert混频器通过使用源极反馈电感进行输入匹配和LC谐振回路作为尾流,并在中频和本振端口使用了L型网络进行阻抗匹配,使混频器达到了较好的性能。最后给出了所设计的混频器电路的仿真结果和芯片版图。
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