复旦大学：《微电子学与固体电子学》教学资源（硕士士学位论文）56M~806M宽频带Double-Conversion混频器设计.pdf_大学文库

II 目录 ABSTRACT ...................................................... I 摘要.......................................................... II 引言............................................................. 1 1.1 通信系统的概念 ....................................................... 1 1.2 接收端的结构 ......................................................... 3 1.2.1 超外差结构的接收端 (Superheterodyne Receiver) ....................... 3 1.2.2 零中频结构的接收端 (Homodyne Receiver) ............................ 6 1.2.3 镜像抑制接收器 (Image-Reject Receivers)............................ 11 1.3 设计目的 ............................................................ 15 1.4 论文提纲 ............................................................ 16 第二章混频器的基本概念........................................ 17 2.1 混频器的基本原理 ..................................................... 17 2.2 混频器的性能参数 ..................................................... 18 2.2.1 转换增益(Conversion Gain) ........................................ 18 2.2.2 噪声系数(Noise Figure) ........................................... 18 2.2.3 线性度(Linearity) ................................................ 19 2.2.4 隔离度(Isolation) ................................................. 25 2.2.5 输入输出阻抗匹配(Input & Output matching) ......................... 25 第三章混频器的电路结构........................................ 27 3.1 混频器的基本工作原理和分类 ........................................... 27 3.2 Active 混频器 ......................................................... 28 3.2.1 基于平方关系(square-law)的混频器 ................................. 28 3.2.2 基于乘法器(Multiplier-Based)的混频器............................... 30 3.3 Passive 混频器 ........................................................ 32 3.3.1 电压混频器(Potentiometric Mixers) .................................. 32 3.3.2 Double-balanced Mixer............................................. 33 3.3.3 Subsampling Mixer ................................................ 35 第四章 Upconversion 宽带混频器的设计 ............................ 37 4.1 VGA 电路的设计及仿真 .................................................. 38

引言 1.1通信系统的概念在我们的日常生活中接触最多的通信产品无疑就是手机，在手机移动通信领域里采用多路技术(multiple access techniques)，这种技术是区别于只有一个发射端和一个接受端的单路技术。在多路技术的情况下，通讯系统就显得异常的复杂，这时候我们就需要有一个标准来规范和定义它的一些特性参数。通常，这些特性参数包括有带宽，时序和数据编码方式。多路技术按照实现方法的不同，分为频分多路技术(frequency-division multiple access,FDMA)，时域多路技术(time-division multiple access,TDMA),和代码多路技术(code-division multiple access,CDMA)。自从有了RF(Radio Frequency)电路便有了手机的诞生，而手机的出现使得电话的通信系统变得异常的复杂。当你用手机给家人打了一个电话，你可能不会知道，为了实现这一个看似简单的事情，已经有成百的科学家和工程师为之付出了近一个世纪的努力。更不可能想到的是，这一瞬间手机芯片的计算能力甚至比早期的个人电脑的计算能力还要强大。无线通讯技术产生于1901年，那一年Guglielmo和Marconi将射频信号发送出去，并在大西洋的彼岸成功的接收到了射频信号。这个试验有力的证明了，不仅仅电话线可以传送信息，地球上的任何物质包括大气层都可以传送信息。然而，在最初双向无线传输由于其实现的难度很大，所以只能运用在军事上，而民用方面只能实现单向传输，比如说无线广播，或者是无线电视台。这种情况持续了几十年的时间，直到晶体管的出现。通讯系统中的基本结构是要有接收端和发送端，而现今的通讯要求远比这个要高，每个终端不仅要能够同时具备接收和发送的功能，而且还要满足高性能，多频段，宽带，低成本，低功耗的要求，这几个条件都是相互制约的。任何一个信号channel都是在一定的窄带内的，如图1.1所示。一个信号通道通过transmitter调制，带通滤波器放大，天线发送，然后receiver通过天线接收，解调，通过带通滤波器发大。Transmitter的带通滤波器要放大发送的信号，还要防止信号能量损失。Receiver的带通滤波器既要能够对有效信号

1 引言 1.1 通信系统的概念在我们的日常生活中接触最多的通信产品无疑就是手机，在手机移动通信领域里采用多路技术（multiple access techniques）, 这种技术是区别于只有一个发射端和一个接受端的单路技术。在多路技术的情况下，通讯系统就显得异常的复杂，这时候我们就需要有一个标准来规范和定义它的一些特性参数。通常，这些特性参数包括有带宽，时序和数据编码方式。多路技术按照实现方法的不同，分为频分多路技术（frequency-division multiple access , FDMA）, 时域多路技术（time-division multiple access , TDMA）,和代码多路技术（code-division multiple access , CDMA）。自从有了 RF（Radio Frequency）电路便有了手机的诞生，而手机的出现使得电话的通信系统变得异常的复杂。当你用手机给家人打了一个电话，你可能不会知道，为了实现这一个看似简单的事情，已经有成百的科学家和工程师为之付出了近一个世纪的努力。更不可能想到的是，这一瞬间手机芯片的计算能力甚至比早期的个人电脑的计算能力还要强大。无线通讯技术产生于 1901 年，那一年 Guglielmo 和 Marconi 将射频信号发送出去，并在大西洋的彼岸成功的接收到了射频信号。这个试验有力的证明了，不仅仅电话线可以传送信息，地球上的任何物质包括大气层都可以传送信息。然而，在最初双向无线传输由于其实现的难度很大，所以只能运用在军事上，而民用方面只能实现单向传输，比如说无线广播，或者是无线电视台。这种情况持续了几十年的时间，直到晶体管的出现。通讯系统中的基本结构是要有接收端和发送端，而现今的通讯要求远比这个要高，每个终端不仅要能够同时具备接收和发送的功能，而且还要满足高性能，多频段，宽带，低成本，低功耗的要求，这几个条件都是相互制约的。任何一个信号 channel 都是在一定的窄带内的，如图 1.1 所示。一个信号通道通过 transmitter 调制，带通滤波器放大，天线发送，然后 receiver 通过天线接收，解调，通过带通滤波器发大。Transmitter 的带通滤波器要放大发送的信号，还要防止信号能量损失。Receiver 的带通滤波器既要能够对有效信号