第28卷第3期 固体电子学研究与进展 Vol 28,Na.3 2008年9月 RESEARCH PRO GRESS OF SSE Scp.,2008 射频与微波 一种低噪声高线性度αMOS上变频混频器 金黎明倪熔华唐长文”闵昊 (复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室，上海，201203) 2007-10-15收稿，2008-01-02收改稿 摘要：设计实现了一种采用开关跨导型结构的低噪声高线性度上变频混频器，详细分析了电路的噪声特性和 线性度等性能参数，本振频率为900MHz。芯片采用0.18 mM ixed signal CMOS工艺实现。测试结果表明，混频 器的转换增益约为8dB,单边带噪声系数约为11dB,输入参考三阶交调点(IP3)约为10.5dBm。芯片工作在1.8V 电源电压下，消耗的电流为10mA,芯片总面积为0.63mm×0.78mm。 关键词：混频器，开关跨导，噪声系数，三阶交调点 中图分类号：TN4文献标识码A 文章编号：1000-3819(2008)03-363-05 A Low Noise High L inearity CMOS Upconversion M ixer JN L m ing N IRonghua TANG Zhangw en M N Hao (S tate Key L aboratory of AS IC and Systen,Fudan University,Shanghai,201203,CHN) Abstract In this paper,a low no ise high linearity m ixer is presented,exp loiting a sw itched transconductor topology.Its noise figure(NF)and linearity are analyzed particularly.The LO frequency is 900 MHz The m ixer chip is mp lem ented in 0.18 im m ixed signal CMOS process The m easurem ent result show s that the conversion gain of them ixer is about 8 dB,the SSB NF is about 11 dB,and the input-referred third-order intercept po int(IIP3)is about 10.5 dBm.The chip consumes 10 mA at 1.8 V power supply and the size of the whole chip is 0.63 mm X0.78 mm. Key words m ixer,switched tran sconductor,noise figure;third-order intercept point EEACC:1250 吉尔伯特结构也被广泛采用)。但是由于电路中器 1引 言 件数目较多，且每个器件都贡献噪声，吉尔伯特结构 的噪声性能普遍比较差，通常单边带噪声系数(SSB 混频器主要分为有源和无源两种类型。对于 NF)都在15dB以上。 无源混频器，由于没有直流工作电流，其在闪烁噪声 文献[4]在吉尔伯特结构的基础上，采取一种噪 方面有很大的优势，但是由于增益在0B以下，对 声消除技术，通过增加一些器件，动态抽取流过开关 于射频收发机系统中其他模块的增益要求大幅提 的电流，减小开关的噪声贡献，一次实现噪声性能的 高，而且造成混频器的后级模块对系统整体噪声系 提高。但是实际测试结果表明，这种方法也仅仅是减 数的贡献增大，它的应用范围因此受到很大限制。在 小开关低频闪烁噪声的贡献，而且电路的设计复杂 有源混频器中，吉尔伯特结构仍然是目前最为常见 度大幅度提高。 的混频器结构2。为使电路能在低电压下工作，折叠 基金项目：国家高科技研究发展计划资助项目（项目编号：2007AA01Z282) 联系作者：Email av tang(@fudan edu cn 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net射频与微波 一种低噪声高线性度CMO S 上变频混频器 Ξ 金黎明 倪熔华 唐长文 ΞΞ 闵 昊 (复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室, 上海, 201203) 2007210215 收稿, 2008201202 收改稿 摘要: 设计实现了一种采用开关跨导型结构的低噪声高线性度上变频混频器, 详细分析了电路的噪声特性和 线性度等性能参数, 本振频率为900 M H z。芯片采用0118 Λm M ixed signal CM O S 工艺实现。测试结果表明, 混频 器的转换增益约为8 dB, 单边带噪声系数约为11 dB, 输入参考三阶交调点( IIP3) 约为1015 dBm。芯片工作在118 V 电源电压下, 消耗的电流为10 mA , 芯片总面积为0163 mm ×0178 mm。 关键词: 混频器; 开关跨导; 噪声系数; 三阶交调点 中图分类号: TN 4 文献标识码: A 文章编号: 100023819 (2008) 032363205 A L ow No ise H igh L inear ity CMOS Upconversion M ixer J IN L im ing N I Ronghua TAN G Zhangw en M IN H ao (S tate K ey L aboratory of A S IC and S y stem , F ud an U niversity , S hang hai, 201203, CH N ) Abstract: In th is paper, a low no ise h igh linearity m ixer is p resen ted, exp lo iting a sw itched tran sconducto r topo logy. Its no ise figu re (N F) and linearity are analyzed particu larly. T he LO frequency is 900 M H z. T he m ixer ch ip is im p lem en ted in 0118 Λm m ixed signal CM O S p rocess. T he m easu rem en t resu lt show s that the conversion gain of the m ixer is abou t 8 dB, the SSB N F is abou t 11 dB, and the inpu t2referred th ird2o rder in tercep t po in t ( IIP3) is abou t 1015 dBm. T he ch ip con sum es 10 mA at 118 V pow er supp ly and the size of the w ho le ch ip is 0163 mm ×0178 mm. Key words: m ixer; switched tran sconductor; no ise f igure; th ird-order in tercept po in t EEACC: 1250 1 引 言 混频器主要分为有源和无源两种类型[ 1 ]。对于 无源混频器, 由于没有直流工作电流, 其在闪烁噪声 方面有很大的优势, 但是由于增益在 0 dB 以下, 对 于射频收发机系统中其他模块的增益要求大幅提 高, 而且造成混频器的后级模块对系统整体噪声系 数的贡献增大, 它的应用范围因此受到很大限制。在 有源混频器中, 吉尔伯特结构仍然是目前最为常见 的混频器结构[ 2 ]。为使电路能在低电压下工作, 折叠 吉尔伯特结构也被广泛采用[ 3 ]。但是由于电路中器 件数目较多, 且每个器件都贡献噪声, 吉尔伯特结构 的噪声性能普遍比较差, 通常单边带噪声系数(SSB N F) 都在15 dB 以上。 文献[4 ]在吉尔伯特结构的基础上, 采取一种噪 声消除技术, 通过增加一些器件, 动态抽取流过开关 的电流, 减小开关的噪声贡献, 一次实现噪声性能的 提高。但是实际测试结果表明, 这种方法也仅仅是减 小开关低频闪烁噪声的贡献, 而且电路的设计复杂 度大幅度提高。 第28卷 第3期 2008 年9 月 固体电子学研究与进展 R ESEA RCH & PRO GR ESS O F SSE V o l. 28,N o. 3 Sep. , 2008 Ξ ΞΞ 联系作者: E2m ail: zw tang@fudan. edu. cn 基金项目: 国家高科技研究发展计划资助项目(项目编号: 2007AA 01Z282)