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北斗卫星导航系统是我国自主研发建设的导航系统,它的建设和完善势必对国民经济和社会发展产生巨大的推动作用。地面接收终端是导航实现的关键环节,混频器作为导航接收机中的核心模块之一,其电路性能与导航接收机系统的总体性能息息相关,因此对接收机中混频器模块的设计研究具有重要意义。本文基于TSMC 0.18um RF CMOS工艺设计了一种折叠正交双平衡结构的混频器。该结构的混频器与传统的吉尔伯特单元混频器相比具有以下优点:采用折叠的开关级,提高了端口间的隔离度;采用电流源做负载,提高了混频器增益;采用共模反馈电路为混频器各个关键节点提供稳定的工作点,提高了混频器的线性度;采用同相和正交两个混频器支路共用一组射频输入端口,在实现了正交混频的同时降低了电路的功耗。本文首先阐述了接收机和混频器的理论知识。在混频器电路设计过程中,本文对传统的吉尔伯特单元混频器进行理论分析,然后对其进行了优化和改进,从而设计完成了一种折叠正交双平衡结构的有源混频器。随后本文对折叠正交双平衡混频器电路的转换增益和噪声系数两个重要指标进行了详细的理论分析,推导出影响转换增益和噪声系数的关键因素和相关参数;根据晶体管跨导效率与过驱动电压的关系曲线以及晶体管参数对增益和噪声的影响,从而确定了电路中晶体管的过驱动电压和跨导;通过分析工艺条件和晶体管参数对混频器性能的影响,确定了电路中各晶体管的沟道长度;设计共模反馈电路为混频器各个关键节点提供稳定的共模电压。本文使用ADS与Cadence软件分别对于所设计的混频器进行了前仿真、版图设计以及后仿真。ADS前仿真结果显示,在射频输入信号频点1.561GHz处,所设计的混频器转换增益为24d B,噪声系数9.3dB,三阶互调截点-19dB,线性度良好,隔离度大于150dB,功耗为3.8mA×1.8V,前仿真显示论文所设计的混频器电路完全满足设计要求。使用Virtuoso工具所设计的混频器版图面积为230um×320um,后仿真结果显示:混频器转换增益为22dB,噪声系数11dB,三阶互调截点-18dB,隔离度大于70dB,功耗3.8mA×1.8V,后仿真结果变化的主要原因是版图中寄生参数的加入影响了仿真性能。本文的研究对导航接收机中混频器的设计具有借鉴意义。