[信息与通信]RF Mixer设计.pdf

RF Microelectronics (Design of 5.2GHz CMOS Highly Linear double-balanced mixer) 系所:電機所碩一 學生:楊智文 學號 Outline 一、 摘要 二、 研究動機 三、 Mixer 基本原理 3.1 CMOS 混頻器簡介 3.2 電路混頻原理 3.3 主動式CMOS 混頻器 3.4 非平衡式主動混頻器 3.5 雙平衡式主動混頻器 四、 Design of 5.2GHz COMS Mixer 4.1 設計流程 4.2 流程圖 4.3 細節分述如下 4.4 電路設計說明 五、 Simulation Parameter method 5.1 Parameter- Return Loss 5.2 Parameter- Conversion Gain 5.3 Parameter- P_1dB 5.4 Parameter- IIP3 5.6 Parameter - Isolation 5.7 Parameter- Noise Figure 六、 Simulation-ADS 6.1 Circuit Architecture 6.2 Simulation- Return Loss 6.3 Simulation- Conversion Gain 6.4 Simulation- Conversion Gain- P_LO 6.5 Simulation- P_1dB 6.6 Simulation- IIP3 6.7 Simulation- Isolation 6.8 Simulation- Noise Figure 七、 預計規格列表 八、 模擬與其它paper比較 九、 測試考量 十、 佈局驗證結果 10.1 DRC 驗證結果 10.2 LVS 驗證結果 十一、 參考文獻 一、摘要 近年來，無線通訊更是一個熱門的話題。從熱門的手機、到今 日最火紅的無線區域網路（WLAN ），還有已經來臨的第三代行動電 話（3G ）。這些無線通訊產品的成功，都顯示出了無線通訊技術的重 要性。商業市場的需求，也推動了無線通訊技術的研究。而在無線通 訊當中，無線收發機扮演著一個極為重要的角色，其功能是發射和接 收訊號。而在無線收發機之中，射頻前端電路是公認最難設計的一部 份，其主要原因是由於高頻電路不同於一般傳統的低頻電路，其具有 非常複雜的效應。唯有透過強大的理論和豐富的實務經驗，才能設計 出良好的高頻電路。是以，設計射頻前端電路乃是設計無線通訊電路 中最大的挑戰。 目前無線通訊市場的趨勢朝向低成本、低消耗功率、低重量、 小體積等優點，這唯有將電路做成積體電路才能達成，最終目的最好 能夠實現系統單晶片（SOC, System on a Chip ）。 二、研究動機 以往傳統的超外差(Super-Heterodyne)接收機架構(如圖一)因為 需要離散的(off-chip)表面聲波元件所製作成的鏡像濾除濾波器，其除 了價錢昂貴外也造成整合度的問題，而且如以此架構來完成多頻段標 準將使電路的設計更加複雜。而如以整合度及成本的考量來說,圖二 的直接降頻式(Direct-Conversion)架構是最適合的,從圖二來看可以發 現信號從天線到基頻電路間僅經過少數的射頻電路,換句話說足夠增 益的放大,好的雜訊特性和線性度是少的可憐的每個子電路必須考量 的,從(1)也可以在驗證,整個系統的雜訊是由低雜訊放大器決定,線 性度是由混波器決定,但這個式子少了天線,Duplexer,balun 等被動元 件對整個系統的特性貢獻,因為他們均不提供增益而且只提供損耗, 所以整個系統的雜訊和線性度改善將大打折扣。也就是說LNA,Mixer 也都必須提供足夠的增益下又兼顧其所須扮演的角色(低雜訊,高線 性度)。以往改善線性度最直覺的方法就是加入