下变频混频器1汇编
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射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
仿真得阻抗匹配下电压增益为15.41dB,实际情
况由于阻抗不匹配电压增益应该减去6dB，为 9.41dB 。根据瞬态仿真，输入为 1.860mV, 输出为 5.868mV,电压转换增益为9.98dB，两者基本一致。 图1-1-3 输入信号功率为-50dBm时瞬态波形
2.4~2.4835GHz
>-13dBm >5dB
隔离度
噪声系数 工作电流
<-30dB
<13dB <1mA
2018/11/18
东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
1.1吉尔伯特混频器
器件 NMOS 电阻 电容 型号 mn18_rf rhr_rf cmim
东南大学 前仿真结果
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
设计指标 电源电压 工作频率
指标要求 1.8V 2.4~2.4835GHz
百度文库
TT 27℃ 1.8V 2.4GHz
-15.5589dBm
输入1dB压缩点
转换增益 噪声系数 工作电流
>-13dBm
东南大学 输出1dB压缩点
PSS仿真。
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
根据仿真阻抗匹配情况下OP1dB 为-18.5589dBm 。实际情况应该多加
3dBm，为-15.5589dBm。
图1-1-6 1dB压缩点仿真结果
2018/11/18
电流复用折叠结构吉尔伯特混频器仿真
电路仿真工具：Candence Spectre 工艺角： TT，27℃ 2.4G/2.395G/5M
射频/本振/中频频率：
2018/11/18
东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
2. 增益部分的设计
保证MOS管工作在饱和区，混频器的增益和管子的跨导相关，因此，更 高的过驱动电压意味着更高的电压增益。同样，把MOS管栅极的宽度W增大 ，栅极的长度L减小也能得到更大的混频增益。选择NMOS管宽长比W/L为 70um/180nm,偏置电压为0.95V。
3. 开关部分的设计
当LO本振信号的电压幅度较小时，中频信号IF会随着本振信号LO的增大 而增大，但是本振信号LO的幅度太大时，信号就会产生尖峰，它会降低LO 信号的开关速度，并且导致LO本振信号泄漏增加。为了达到完全的开关状 态，LO本振信号的峰峰值至少要100mV，但最大不能超过400mV。选择 NMOS管宽长比W/L为90um/180nm,偏置电压为1V。
东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
深亚微米器件建模与IP核研究项目 第二次汇报
指导老师：李智群教授 报告人： 刘东海
Institute of RF- & OE-ICs
2018/11/18
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东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
共模反馈电路环路稳定性分析
低频增益为25dB， 相位裕度为88deg。基 本满足要求。
图1-2-1 环路频率特性
2018/11/18
东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
东南大学 共模反馈电路
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
基准信号
跨导级采用电流 复用和尾电流的方式 设计，从而使跨导级 或尾电流管容易进入 线性区。为保证混频 器正常工作，稳定共 模输出，电路中需要 增加共模反馈电路。
共模信号
反馈信号
2018/11/18
1 CMOS下变频混频器分析与设计
2018/11/18
东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
窄带下变频混频器设计指标
设计指标 所用工艺 电源电压 指标要求 CSMC 0.18um RF CMOS 1.8V
工作频率
输入1dB压缩点 转换增益
图1-1-1 吉尔伯特混频器电路 图
2018/11/18
东南大学
1. 尾电流设计
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
为满足工作电流<1mA，选择NMOS管宽长比W/L为80um/180nm,偏置电 压为0.52V,仿真得工作电流为834.8uA。
图1-1-2 转换增益结果图
图1-1-4 输出信号功率瞬态波形
2018/11/18
东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
噪声系数NF
pnoise仿真 NF= 16.36dB @5MHz。
图1-1-5 噪声系数仿真结果
2018/11/18
4.负载部分设计
增大负载电阻可以增大混频器的变频增益，但是如果电阻值过大，使得 在负载电阻两端的电压降过大，使得混频器的净空电压减小，线性度变差， 所以在设计时电阻需要适当的考虑。可以在电阻两端并联一个电容，滤除高 次谐波。电阻阻值为1.717KΩ，电容为6pF。
2018/11/18
东南大学
>5dB <13dB <1mA
9.98dB
16.36dB
835uA
2018/11/18
东南大学
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
1.2电流复用折叠结构吉尔伯特混频器
共模信号
I+ I-
电 流 复 用 跨 导 + 管I
I-
开关管
尾电流
2018/11/18
射 频 与 光 电 集 成 电 路 研 究 所
窄带吉尔伯特混频器仿真
电路仿真工具：Candence Spectre
工艺角：
TT，27℃
2.4G/2.395G/5M
射频/本振/中频频率：
2018/11/18
东南大学 电压转换增益仿真
pss+pxf仿真