導(dǎo)航接收機(jī)中可變增益放大器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著我國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的大力建設(shè)與發(fā)展，國內(nèi)市場對(duì)應(yīng)用于北斗導(dǎo)航終端射頻芯片的需求愈來愈強(qiáng)烈，高性能接收機(jī)亦成為如今的研究熱點(diǎn)。由于射頻信號(hào)功率具有很大的動(dòng)態(tài)范圍，電路中需要自動(dòng)增益控制電路（automatic gain control，AGC）根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度調(diào)節(jié)接收機(jī)鏈路的增益，保證輸出信號(hào)基本為一個(gè)恒定功率，再送到給后級(jí)電路模塊進(jìn)行處理，所以AGC電路是射頻接收機(jī)中必不可少的一個(gè)模塊。AGC電路中的核心模塊是可變增益放大器（var

2、iable gain amplifier，VGA），VGA的性能優(yōu)劣直接決定著AGC環(huán)路的環(huán)路穩(wěn)定時(shí)間以及接收機(jī)的輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍。隨著無線通訊技術(shù)和CMOS工藝的不斷發(fā)展，對(duì)VGA的要求也越來越高，所以對(duì)于VGA的研究與設(shè)計(jì)具有很重要的意義。
　　本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于我國衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)中的可變增益放大器，該可變增益放大器電路采用數(shù)字可變增益放大器結(jié)構(gòu)，具體電路可分為兩部分：增益粗調(diào)級(jí)和增益細(xì)調(diào)級(jí)。在增益粗調(diào)級(jí)可變增益放大器中，共

3、有四個(gè)固定增益放大器（fixed gain amplifier，F(xiàn)GA），每個(gè)固定增益放大器的增益固定且相同，均為14dB，這四個(gè)固定增益放大器子級(jí)電路通過交流耦合的方式進(jìn)行級(jí)聯(lián)，并由4位數(shù)字控制信號(hào)S[3:0]控制開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，可以實(shí)現(xiàn)0dB～56dB的增益范圍，粗調(diào)增益步長為14dB；細(xì)調(diào)級(jí)電路采用閉環(huán)可變反饋電阻可變增益放大器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，通過3位數(shù)字控制信號(hào)T[2:0]控制反饋電阻，可以實(shí)現(xiàn)0dB～14dB的增益范圍，細(xì)調(diào)增益步

4、長為2dB。所以，本論文所設(shè)計(jì)的可變增益放大器最終可以實(shí)現(xiàn)0～70dB的增益范圍，增益步長為2dB。
　　論文采用TSMC0.18μmRF CMOS工藝進(jìn)行了電路原理圖設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)以及后仿真。前仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的可變增益放大器的增益范圍為0.23dB～69.43dB；0dB增益時(shí)的輸入三階互調(diào)點(diǎn)IIP3為37.2dBm，70dB增益時(shí)的三階互調(diào)點(diǎn)IIP3為-27.98dBm；0dB增益時(shí)噪聲系數(shù)NF為39.29dB，70dB

5、增益時(shí)噪聲系數(shù)NF為26.84dB；4MHz時(shí)的總諧波失真結(jié)果為0.137％@0dB、0.168％@70dB，最大增益時(shí)消耗電流3.11mA。后仿真結(jié)果表明，該可變增益放大器的增益范圍為0.06dB～68.69dB；0dB增益時(shí)的輸入三階互調(diào)點(diǎn)IIP3為37.13dBm，70dB增益時(shí)的三階互調(diào)點(diǎn)IIP3為-37.64dBm；0dB增益時(shí)噪聲系數(shù)NF為59.1dB，70dB增益時(shí)噪聲系數(shù)NF為39.5dB。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本論文所設(shè)計(jì)