第6期 金黎明等：一种全集成CMOS数字电视调谐器射频前端 1207 空 RF+ M3 O RFS 图4正交下变频混频器电路结构 Fig.4 Schematic of the quadrature downconversion mixer 这四个MOS管均工作在弱反型状态下，此时MOS管 的电流电压传递函数[]为 5测试结果 1se涤 (11) 数字电路调谐器芯片采用中芯国际0.18μm CMOS工艺流片实现.图5是键合后射频前端电路的显 其中Io为漏极电流常数，考虑到背栅效应，常数n一 微照片，图6是测试用6层电路板的照片.射频前端电 般取1.2左右.非对称跨导MOS管的尺寸比取A ()/2。=(是./)，=A (12) 即可得到输出电流与输入电压之间的关系 1。=15-I6-(1g-1,)= 1a(ai3g）-nm。学) (13) 然后可得到跨导及其二阶导数 dl。= 1 dVis vo-o nkT/q 8m x 2sch()x dI。 -1 图5芯片显微照片 （sech(4）-2ahr(2）】 (15) Fig.5 Die microphoto 只要A取合适的值，就可以使g”m接近0，从而得到高 线性度， 4.3正交下变频混频器设计 下变频混频器的电路结构如图4所示.为节省功 耗，I/Q两路共用跨导级.为提高线性度，跨导级采用多 栅(multi--gate)结构).通过设置不同的直流偏置电压 RF和RFS,使得M1和M2工作在饱和区，M3和M4 工作在弱反型区，因此M3和M4引起的功耗基本可忽 略.根据对MOS管IV特性曲线的分析，饱和区的三 阶系数为负值，弱反型区的三阶系数为正值，因此可以 通过合理设置RFS点的直流电压值，使得总跨导的三 图6测试PCB照片 阶系数接近0，从而获得比较高的三阶交调点. Fig.6 Photograph of the testing PCB第６期 金黎明等： 一种全集成 犆犕犗犛数字电视调谐器射频前端 图４ 正交下变频混频器电路结构 犉犻犵．４ 犛犮犺犲犿犪狋犻犮狅犳狋犺犲狇狌犪犱狉犪狋狌狉犲犱狅狑狀犮狅狀狏犲狉狊犻狅狀犿犻狓犲狉 这四个 犕犗犛管均工作在弱反型状态下，此时 犕犗犛管 的电流电压传递函数［８］为 犐犇犛 ＝犐犇０ 犠 犔犲 犞犌犛 狀犽犜／狇 （１１） 其中犐犇０为漏极电流常数，考虑到背栅效应，常数 狀 一 般取１２左右．非对称跨导 犕犗犛管的尺寸比取 犃 犠 （犔 ）５ 犠 （犔 ）６ ＝ 犠 （犔 ）８ 犠 （犔 ）７ ＝ 犃 （１２） 即可得到输出电流与输入电压之间的关系 犐狅 ＝犐５ －犐６ － （犐８ －犐７）＝ 犐犇０ 狋犪狀犺 犞犐犖 ２狀犽犜／狇 ＋犾狀犃 （ ２ ）－狋犪狀犺 犞犐犖 ２狀犽犜／狇－犾狀犃 （ （ ２ ）） （１３） 然后可得到跨导及其二阶导数 犵犿 ＝ 犱犐狅 犱犞犐犖 犞犐犖＝０ ＝ １ 狀犽犜／狇 犐犛犛狊犲犮犺２ 犾狀犃 （２ ） （１４） 犵″犿 ＝ 犱３ 犐狅 犱犞３ 犐犖 犞犐犖＝０ ＝ －１ （２狀犽犜／狇）３犐犇０ ×２狊犲犮犺２ 犾狀犃 （２ ）× 狊犲犮犺２ 犾狀犃 （２ ）－２狋犪狀犺２ 犾狀犃 （ （２ ）） （１５） 只要 犃 取合适的值，就可以使犵″犿 接近０，从而得到高 线性度． ４．３ 正交下变频混频器设计 下变频混频器的电路结构如图 ４ 所示．为节省功 耗，犐／犙 两路共用跨导级．为提高线性度，跨导级采用多 栅（犿狌犾狋犻犵犪狋犲）结构［９］ ．通过设置不同的直流偏置电压 犚犉和 犚犉犛，使得 犕１和 犕２工作在饱和区，犕３和 犕４ 工作在弱反型区，因此 犕３和 犕４引起的功耗基本可忽 略．根据对 犕犗犛管犐犞 特性曲线的分析，饱和区的三 阶系数为负值，弱反型区的三阶系数为正值，因此可以 通过合理设置 犚犉犛点的直流电压值，使得总跨导的三 阶系数接近０，从而获得比较高的三阶交调点． ５ 测试结果 数字 电 路 调 谐 器 芯 片 采 用 中 芯 国 际 ０１８μ犿 犆犕犗犛工艺流片实现．图５是键合后射频前端电路的显 微 照片，图６是测试用６层电路板的照片．射频前端电 图５ 芯片显微照片 犉犻犵．５ 犇犻犲犿犻犮狉狅狆犺狅狋狅 图６ 测试 犘犆犅照片 犉犻犵．６ 犘犺狅狋狅犵狉犪狆犺狅犳狋犺犲狋犲狊狋犻狀犵犘犆犅 １２０７