应用于SDR的下变频混频器的研究和设计

论文摘要

随着无线通信技术的发展,目前世界上已经形成多种通信协议共存的发展格局。为了适应多种通信协议的要求,减少系统开销和提高硬件实现的灵活度,软件无线电(SDR)的概念被提出。应用软件无线电技术,一个移动终端可以在不同的系统间畅通无阻地使用。由于具有非常高的灵活性和更强的适应性,这项技术越来越受到人们的关注。多模式无线接收机正是软件无线电技术中的核心硬件结构之一。下变频混频器是接收机的重要模块,其功能在于将射频信号转换为中频信号。本文主要针对GSM,TD协议,研究了下变频混频器的电路理论与实现方法,并详细分析了电路设计过程中的各种关键技术问题。首先,分析了混频器的基本原理和性能指标。介绍了接收机的结构,并对其系统性能进行了分析,给出对下变频混频器的性能指标要求。接着,介绍了Gilbert混频器和无源式混频器的电路结构,对噪声,线性度等性能指标进行了分析和推导。然后,在此基础上,开始研究混频器的设计与优化。文中介绍了一个应用于软件无线电接收机中的宽带无源下变频混频器的设计,包括电路结构的选取,电路参数的分析与计算,电路性能的优化等,并给出了仿真结果。最后,通过流片验证了电路的基本理论和设计方法的正确性,介绍了蕊片版图设计,测试等环节需要考虑的细节。测试结果显示芯片各项指标已经基本满足了软件无线电接收机的系统要求

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 无线通信技术的发展
• 1.2 软件无线电技术
• 1.3 论文组织结构
• 第二章 混频器的基本概念
• 2.1 混频器的基本原理
• 2.2 混频器的性能指标
• 2.2.1 电压转换增益
• 2.2.2 噪声系数
• 2.2.3 线性度
• 2.2.4 隔离度
• 2.2.5 输入输出阻抗匹配
• 第三章 SDR接收机系统
• 3.1 接收机结构选择
• 3.1.1 超外差式接收机
• 3.1.2 零中频接收机
• 3.1.3 带镜像抑制的低中频结
• 3.2 SDR接收机系统性能分析
• 3.2.1 噪声系数和灵敏度
• 3.2.2 阻塞特性
• 3.2.3 交调特性
• 3.3 接收机对mixer的性能要求
• 第四章 混频器结构的分析
• 4.1 Gilbert混频器的性能分析
• 4.1.1 Gilbert混频器结构
• 4.1.2 电压转换增益
• 4.1.3 噪声系数分析
• 4.1.4 线性度分析
• 4.2 无源式混频器
• 4.2.1 无源式结构与有源式结构
• 4.2.2 电压转换增益
• 4.2.3 噪声系数分析
• 4.2.4 线性度分析
• 第五章 下变频混频器的设计
• 5.1 电路设计
• 5.1.1 整体电路
• 5.1.2 跨导级
• 5.1.3 开关级
• 5.1.4 跨阻放大级中的运放
• 5.2 混频器仿真结果
• 5.3 版图设计与后仿真
• 第六章 测试结果
• 6.1 PCB设计
• 6.2 测试结果与分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢