【摘 要】
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5G技术与物联网技术的发展使得低功耗无线收发系统成为研究的热点,而射频接收前端作为射频接收链路中的关键模块,其性能在很大程度上决定了整个射频接收链路的性能,且其同样也是主要的耗能模块。因此,在保证射频接收前端性能的前提下降低其功耗至关重要,具有重要的科研价值与工程意义。本文设计了一款面向IoT的低功耗射频接收前端,在实现了低功耗设计的同时得到了低的噪声系数与高的转换增益,确保射频接收机高灵敏度的实
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5G技术与物联网技术的发展使得低功耗无线收发系统成为研究的热点,而射频接收前端作为射频接收链路中的关键模块,其性能在很大程度上决定了整个射频接收链路的性能,且其同样也是主要的耗能模块。因此,在保证射频接收前端性能的前提下降低其功耗至关重要,具有重要的科研价值与工程意义。本文设计了一款面向IoT的低功耗射频接收前端,在实现了低功耗设计的同时得到了低的噪声系数与高的转换增益,确保射频接收机高灵敏度的实现。本文提出了一种具有自适应偏置电路的电流复用低噪声放大器的改进设计,不引入多个片上电感,通过NMOS跨导管与PMOS跨导管间的电流复用,在低功耗下得到大的等效输入跨导、较高的增益与低的噪声系数,同时相比于传统的电流复用低噪声放大器,同时电路性能不受电源电压、温度与工艺角变化的影响;混频器采用单平衡无源混频器结构,设计了电阻自偏置的推挽式跨导放大器,在低功耗下得到大的等效跨导值与较高的线性度;跨阻级采用基于超级源跟随器结构的共栅电路,设计了模拟并联负反馈结构的直流失调消除电路,实现了对直流失调电压的抑制。论文基于TSMC 55nm RFCMOS工艺,完成了原理图与版图设计,进行前后仿真验证后进行了流片,测试结果表明,在1.2V的电源电压下,本文设计的射频接收前端在4.44m W的功耗下实现了32d B的转换增益与-16d B的输入反射系数,整个射频接收机在10.5m W的功耗下实现了-104d Bm的灵敏度与6.5d B的噪声系数,基本达到了设计指标要求。
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