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伽利略卫星导航系统是由欧盟主导并有包括中国在内的多个国家参与的全球卫星导航定位系统,它具有定位精度高、覆盖范围广、服务内容多、全民用等优点。在这种国际卫星导航系统发展背景下,研究中国自己伽利略卫星接收机芯片具有重要的意义。下变频器(DownConversionMixer)和复数带通滤波器(ComplexBand-passFilter)作为接收机中的关键模块,具有一定的研究意义和应用价值。
本文设计的下变频器采用了经典的双平衡Gilbert结构,在此基础上,采用了伪差分输入跨导级来改善线性度;采用了电流复用技术来减小噪声与增加增益;采用了低通滤波负载技术来提高隔离度。
对于复数带通滤波器,本文采用了基于五阶切比雪夫低通原型的有源Gm-C结构,以满足高镜像抑制比的要求。电路中跨导单元采用具有低功耗和易调谐特点的Nauta跨导。采用锁相环结构的自动调谐系统通过调节滤波器各积分器单元的单位增益频率和Q值,实现滤波器的中心频率、带宽和Q值调谐。
本次设计的下变频器和复数带通滤波器均通过TSMC0.18μmRFCMOS工艺流片实现。下变频器芯片面积为530μm×640μm,复数带通滤波器芯片面积为970μm×920μm。测试结果表明,两款芯片性能良好。设计的下变频器增益为15.1dB,噪声系数为11.2dB,输入1dB压缩点为-11dBm,功耗为4.5mW。设计的复数带通滤波器通带增益为3.1dB,镜像抑制比为46.8dB,输入1dB压缩点为-2dBm。