【摘 要】
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具有蓝牙功能的便携式移动设备因为物联网技术的发展而得到了广泛的应用,如何延长其续航时间一直是业界设计热点。在整个蓝牙设备电路中,射频接收机前端电路是其中的重要模块,不仅是功能上,同时在整体功耗上也有不小的占比。所以,研究具有更高电流利用效率的低功耗射频接收机电路具有重要的意义。本论文设计了一款面向蓝牙收发机应用的高效低中频接收机前端电路。整个射频前端电路由低噪声跨导放大器、混频器和具有镜像抑制能力
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具有蓝牙功能的便携式移动设备因为物联网技术的发展而得到了广泛的应用,如何延长其续航时间一直是业界设计热点。在整个蓝牙设备电路中,射频接收机前端电路是其中的重要模块,不仅是功能上,同时在整体功耗上也有不小的占比。所以,研究具有更高电流利用效率的低功耗射频接收机电路具有重要的意义。本论文设计了一款面向蓝牙收发机应用的高效低中频接收机前端电路。整个射频前端电路由低噪声跨导放大器、混频器和具有镜像抑制能力的跨阻放大器构成。低噪声跨导放大器结合了用于提升输入阻抗的基于变压器的拓扑结构,以及无源跨导提升技术和电流复用技术,与传统共源结构相比,具有更低的噪声和提高了24倍的电流利用率。低噪声跨导放大器输出端以大输出电阻形式来驱动后级电路,使得整个接收机工作在电流模式。混频器采用无源混频器结构,并应用25%占空比的本振信号,使得接收机具有更好的抗I/Q串扰能力。在无源混频器之后连接了一个具有信号选择能力的跨阻放大器,通带中心频率为2MHz,通带带宽为1MHz。该跨阻放大器为跨阻放大级和复数滤波级的电流复用结构,以较低的电路功耗实现了镜像信号抑制功能。采用TSMC 65nm的CMOS工艺对三个模块进行联合仿真,验证电路各方面参数性能是否满足设计之初提出的指标,得到整个接收机前端电路的参数指标如下,电源电压为1.2V,在具有仅158μW的超低功耗的同时,具有9.7d B的噪声系数,53d B的增益,-26.3d Bm的IIP3和16d B的镜像抑制率,满足超低功耗的同时,其余指标都符合初始设定,与现有的低功耗接收机前端电路相比具有最低的电路功耗。
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