论文摘要
随着无线通信技术的迅猛发展，无绳电话、对讲机、数字蜂窝电话等个人通信系统以及数字广播电视、无线互联网接入、全球定位系统得到广泛的应用。与之相适应，市场对低成本、低功耗、低电压的无线通信系统的需求也越来越大，未来的发展趋势是将射频电路与数字基带电路集成在一个芯片上，实现片上系统。但射频电路和数字基带电路工作电压和功耗的不一致，成为无线通信系统单片集成的一大瓶颈。近年来，出现了一种以电流为信号变量的电路—电流模式电路。相对于传统的电压模式电路，电流模式电路具有其独到的优越性，比如低电压、低功耗、频带宽、动态范围大等。因此，它能够很好的解决上述瓶颈，并在射频集成电路设计中得到越来越多的应用。射频发射机介于数字基带电路和天线之间，其好坏将直接影响着整个无线通信系统的性能。本文采用电流模式的设计方法设计出射频发射机中的关键模块，为实现电流模式射频发射机打下了基础。具体工作及创新如下：（1）提出了一种2.4GHz的高线性度电流模式上混频器，该上混频器以改进的电流镜代替传统Gilbert混频器中的输入跨导级，省去了尾电流管，并采用了电流注入技术。仿真结果表明，在1.2V的工作电压下，该混频器具有良好的隔离度，三阶输入互调截止点（IIP3）为12.03dBm，转换增益为5dB，噪声系数为16.8dB，功耗为3.8mW。（2）提出了一种2.4GHz的高效率电流模式功率放大器，该功率放大器由两级电路构成，第一级是电流镜构成的驱动放大级，能接收电流形式的输入信号，并对该电流信号进行放大，属于电流模式A类放大器；第二级为功率输出级，属于电流模式D类放大器，具有较高的输出功率和效率。仿真结果表明，在3V的工作电压下，该功率放大器的最大附加效率（PAE）为33.5%，最大输出功率为23.6dbm，对应的功率增益为23.6dB，输入输出匹配S11和S22均小于-10dB。以上两个模块的设计均采用Chartered0.18μm RF CMOS工艺，使用Cadence软件完成了电路验证、参数优化、电路仿真和版图设计。设计的电路具有良好的性能，适合应用在片上集成射频发射机中。