射頻接收集成前端低功耗技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展和手持設(shè)備的普及，低功耗設(shè)計成為工業(yè)界與學(xué)術(shù)界共同關(guān)注的重要問題。因為低功耗設(shè)計不僅有助于延長手持設(shè)備的工作時間，還可以避免芯片發(fā)熱量增大引起的可靠性問題。本文針對射頻接收集成前端進行了探討，研究如何在低功耗下實現(xiàn)接收前端的關(guān)鍵性能。關(guān)鍵性能包括增益帶寬，噪聲系數(shù)以及線性度，本文探討了接收前端關(guān)鍵性能與功耗之間的約束關(guān)系，并針對每項性能進行了低功耗技術(shù)研究。
　　針對高增益寬帶射頻接收集成前端，本文探討了

2、增益帶寬積與功耗之間的約束關(guān)系，并提出增益互補擴展帶寬技術(shù)有助于在更低的功耗下實現(xiàn)一定增益帶寬積。在超寬帶巴倫低噪聲放大器的設(shè)計中，本文總結(jié)了現(xiàn)有寬帶高增益巴倫低噪放結(jié)構(gòu)，指出其功耗較高的原因。并首次在巴倫低噪放設(shè)計中提出電流復(fù)用的增益互補技術(shù)，用電流復(fù)用的共柵預(yù)放大器和有源巴倫實現(xiàn)高增益與高帶寬，顯著降低了所需的功耗。這款巴倫低噪放在TSMC130nm工藝下實現(xiàn)并進行測試驗證，本結(jié)構(gòu)在7.15mW的總功耗下實現(xiàn)了23dB的最高增益與2

3、.5GHz的帶寬，驗證了本技術(shù)的有效性?；谶@款低功耗巴倫低噪放，本文采用無源混頻器和有源電感技術(shù)，實現(xiàn)了一款超寬帶射頻接收集成前端。
　　針對射頻接收集成前端的噪聲系數(shù)，本文對現(xiàn)有的低噪聲技術(shù)進行了梳理與分析，指出正反饋，有源跨導(dǎo)增強以及噪聲刪除等技術(shù)降低噪聲系數(shù)都以功耗的提升為代價。本文在低噪放設(shè)計中首次提出電流復(fù)用噪聲刪除技術(shù)，利用有源負載實現(xiàn)了主放大管噪聲源的刪除和轉(zhuǎn)換增益的提升，緩解了功耗與噪聲性能之間的約束。進一步地，

4、本文首次提出將噪聲刪除技術(shù)與二次跨導(dǎo)增強技術(shù)相結(jié)合，得以在極低的功耗下實現(xiàn)不錯的噪聲性能。在TSMC130nm工藝流片驗證中，測試顯示本文所提出的結(jié)構(gòu)在0.4mW的核心功耗下可以實現(xiàn)平均4.0dB的噪聲系數(shù)，證明了電流復(fù)用噪聲刪除技術(shù)的有效性。
　　針對射頻接收集成前端的線性度，本文分析總結(jié)了現(xiàn)有的低噪放線性化技術(shù)。本文在低噪放的設(shè)計中首次提出了電流復(fù)用失真刪除技術(shù)，緩解了功耗與線性度之間的約束。本技術(shù)用有源負載實現(xiàn)主放大管非線性