518 GHz CMOS 混频器设计

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1、集成电路设计与开发DesignandDevelopmentofIC518GHzCMOS混频器设计1121111任怀龙,默立冬,吴思汉,陈兴,冯威,廖斌,吴洪江(11中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄050051;21国防科技信息研究中心,北京100028)摘要:介绍了CMOS混频器主要技术指标的设计思路和技术。采用0118μmCMOS工艺,使用Agilent公司的ADS软件设计出一种518GHzCMOS混频器电路,结果表明,工作电压118V时,RF频率518GHz,本振频率5178GHz,中频频率20MHz下,转换

2、增益713dB、输入1dB压缩点-813dBm,噪声系数817,工作电流小于5mA,该电路已交付流片。关键词:CMOS混频器;转换增益;线性度中图分类号:TN405文献标识码:A文章编号:10032353X(2008)0320257204Designof518GHzCMOSMixer112111RenHuailong,MoLidong,WuSihan,ChenXing,FengWei,LiaoBin,1WuHongjiangth(11The13ResearchInstitute,CETC,Shijiazhuang0500

3、51,China;21TheResearchCenterofDefenseTechnologyInformation,Beijing100028,China)Abstract:ThedesigntechniquesofimprovedCMOSmixerswereillustrated.Basedon0118μmCMOSprocess,a518GHzCMOSmixerwasdesignedwithAgilentADS.Thesimulatedresultsshowthatthismixerachievesaconversi

4、ongainof713dB,input1dBgaincompressof-813dBm,andanoisefigureof817dB,whileconsuminglessthan5mAfromasingle118Vsupply,thecircuitisinmanufacturing.Keywords:CMOSmixer;conversiongain;linearityEEACC:2570A混频器作为射频接收机中的关键部件,负责实0引言现射频接收机的频率转换,其性能直接影响着整个近年来,无线通信系统,如无绳电话、手机、接收

5、机的性能,因此,混频器CMOS设计技术的研PDA、WLAN、导航仪等,已经成为人们日常生活究也是非常重要的课题之一。混频器的设计通常需中不可或缺的一部分。多种无线通信系统的蓬勃发要考虑转换增益、线性度、噪声系数、端口之间的展,使得对重量轻、体积小、功耗低、成本低的无隔离度以及功耗等性能指标,如低噪声的混频器可线产品需求迅速增加,高集成度的射频收发机越来以减少对LNA增益的要求;高转换增益的混频器越受到关注。随着深亚微米CMOS工艺的不断进步可以减小中频噪声的影响,混频器的线性度决定了和成熟,其沟道长度不断减小,截止频率f

6、T不断射频收发机的动态范围,其功耗也是接收机整体功增加,再加上CMOS工艺与其他工艺相比具有价格耗主要组成部分。因此,研究设计高性能的混频器低、集成度高、功耗小等特点,用CMOS工艺设计具有非常重要的应用价值。本文针对无限局域网的[1]射频集成电路已经成为世界范围内的研究热点,射频前端接收电路,设计了一种518GHzCMOS混人们不断提出基于CMOS工艺的射频电路结构及设频器。计技术,并逐渐推出成熟的CMOS射频产品,取得1电路设计了非常大的成绩。基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(90307016);111混频器结

7、构选择国家预研项目(E0617010)根据电路设计及实现工艺的要求,可以应用的March2008SemiconductorTechnologyVol133No13257任怀龙等:518GHzCMOS混频器设计混频器结构有很多,一般分成两种:无源混频器和112提高混频器指标的技术有源混频器。无源混频器包括二极管混频器、无源对于CMOS混频器,设计目标和关键技术主要场效应晶体管混频器等,它具有很好的线性度,并有:转换增益、线性度、噪声系数、端口之间的隔且可以工作在很高的频率范围内,其明显的缺点是离度以及功耗,在具体实现时,通

8、常需要在这几个没有转换增益;有源混频器具有转换增益,可以减指标之间进行折衷。由于吉尔伯特双平衡混频器结小来自中频的噪声影响,通常所用的有源混频器包构的固有特性,它具有很好的端口隔离特性和较低括单晶体管有源混频器、双栅FET混频器、单平的噪声系数,因此这里重点讨论提高CMOS混频器衡有源混频器和双平衡混频器[2]。为了