随着无线通信技术的不断发展与进步，各种无线通信系统在人们实际生产生活中的应用也变得越来越广泛，让我们的生产变得更加高效，生活也变得更加丰富。无线通信系统中信号的正常接收都需要通过接收机来完成，低噪声放大器和混频器是组成接收机的关键组件，这两者的性能表现对接收机乃至整个无线通信系统都有着举足轻重的影响。然而，与日益增长的高性能需求不相符的是电源技术发展的相对滞后，在系统能耗受到制约的情况下，研究并设计出低功耗的高性能低噪声放大器和混频器，将对无线通信系统的发展起到非常重大的促进作用。　　低噪声放大器和混频器桥接了接收机的天线与后级组件。微弱的射频信号通过天线接收后，经过低噪声放大器放大，再输送至混频器转换成低频信号，最后通过后级组件进行下一步处理。本文围绕如何在低功耗的前提下设计出高性能的低噪声放大器和混频器这条主线进行展开，分别以低电压低功耗和高线性低噪声这两个方面为切入点，充分分析了低噪声放大器和混频器的研究现状;然后以理论分析为指引，通过仿真测试等技术手段，设计提出具有一定实际应用价值的低噪声放大器和混频器，主要创新内容包括以下几点:　　(1)提出了一个低功耗高增益的超宽带低噪声放大器(LPHG-LNA)。此低噪声放大器基于简单的共源共栅电路结构，并运用MOS管正向衬底偏置技术降低整个电路的工作电压，有效地减少了电路的功率消耗;另外，在共源级将变压器与电阻式反馈相结合构造出多反馈网络结构，不仅提高了阻抗匹配性能，而且增加了放大器的工作带宽，工作频率范围达到3.4GHz至10.1GHz。该低噪声放大器的工作电压为0.8V，增益达到14.2dB，噪声系数最低降至1.49dB，仅消耗2.33mW的功率，适用于需要低电压低功耗以及高增益的应用环境。　　(2)提出了一个低功耗高线性的超宽带低噪声放大器(LPHL-LNA)。此低噪声放大器针对LPHG-LNA线性度性能表现不够理想的问题改进电路设计，通过运用噪声消除和非线性抑制技术，在有效抑制电路噪声的同时，较大幅度地提高电路的线性度。与LPHG-LNA进行对比可知，此LPHL-LNA尽管增加了四个MOS管，它的工作电压、功耗、增益和阻抗匹配等性能指标与LPHG-LNA基本相当;工作频率从3.4GHz-10.1GHz扩展至3.1GHz-10.6GHz，噪声系数也略有降低，而线性度的提升效果比较明显，IIP3值提高19dBm，达到4.2dBm。　　(3)为了更好地配合低噪声放大器的工作，并完成混频的任务，设计提出了一个低功耗高线性高增益的无源混频器(HLHG-Mixer)。该混频器采用无源开关核进行混频以减少功耗和非线性失真;并在跨导级运用电流复用的互补式放大器结构，结合负载级的共源放大器对输入信号进行两次放大，从而取得较为理想的转换增益。此混频器的结构简洁，在1V的电源电压下转换增益达到12.4dB，同时保持较为理想的线性度，IIP3和1dB压缩点分别为7.78dBm和-3.76dBm，电路总功耗只有1.41mW。　　(4)提出了一个低功耗高线性低噪声的次谐波巴伦有源混频器(HLLN-Mixer)，并基于GLOBAL FOUNDRIES公司的0.18μm RF CMOS工艺进行流片测试。此混频器设计提出一种新型的次谐波巴伦结构并将其运用在本振信号输入端，从而有效降低混频器所需本振信号的频率、数量和功率，进而大大缓解本地振荡器的工作压力;此外，针对HLHG-Mixer噪声抑制不太理想的问题，在混频器的跨导级采用改进的噪声消除和非线性抑制技术，有效降低整个混频器的噪声并较好地保持其线性度;同时，为了克服传统Gilbert有源混频器因跨导级和开关级共用偏置电流所引起的诸多问题，此混频器的跨导级和开关级分别使用不同的偏置电流，并且利用电流注入技术提高跨导级的偏置电流以获得更高的增益和更低的噪声。测试结果表明，该混频器的噪声系数由HLHG-Mixer的15.66dB降低至2.6dB，降低幅度约为13dB，效果较为突出，转换增益也小幅提高了3.4dB，达到15.8dB;线性度保持在较高水平，IIP3约为6.6dBm，而整个电路功耗为7.6mW。对比两者的综合性能指标(FOM)，HLHG-Mixer的FOM值为0.53，而HLLN-Mixer的FOM值比HLHG-Mixer提高3.96，达到4.49，充分说明HLLN-Mixer的综合性能更为优越。　　本文设计提出的低噪声放大器和混频器，与相关工作对比具有一定的优势以及自身特点，可应用在需要低功耗、高线性以及低噪声的应用环境中。因此，本文所做的研究和设计工作对于无线通信系统的发展具有一定的积极推动作用。