高增益高线性度CMOS偶次谐波混频器设计
1. 4 其他设计考虑
根据参考文献 ， 我们在电路设计过程中做了以下考虑。从转换增益考虑， △VLO必须较小， 而 βRFN和 βRFP必须较大。当 βRFN和βRFP大到一定程度时， MRFN 和MR FP 将进入弱反型区， 当MRFN和MRFP都处于弱反型区时， 转换增益将会急速增加， 但是同时， 线性度将急剧恶化。幸运的是， 我们可以通过增加LO 的功率来同时提高转换增益和线性度。
这与吉尔伯特混频器有所不同， 对于吉尔伯特结构来说， 增加LO功率只能使转换增益增加， 但是线性度会恶化。所以在设计过程中， 必须考虑使用适当的LO 功率和△VLO， 电流复用对晶体管的尺寸和偏置要折中。我们可以设置偏置， 使△VLO处于弱反型区来得到低功耗， 同时从电流复用对上补偿线性度，并通过设置合适的LO功率得到适当的转换增益。
2 电路仿真
本文混频器电路设计基于SM IC0. 18 m 标准CMOS工艺库， 运用ADS进行了仿真。混频器工作在1. 8 V 电源电压下， 射频输入频率1. 575 GH z， 功率为- 30 dBm; 本振频率789. 5 MH z， 功率为- 5 dBm。
图4给出了转换增益和三阶交调截至点( IIP3)随本振信号功率和射频信号功率变化曲线。图4( a)显示了固定射频信号为- 30 dBm， 本振信号功率为- 5 dBm时转换增益达最大为20. 848 dB; 本振信号功率从- 8 dBm到- 5 dBm， IIP3缓慢增加到- 3 dBm， 然后开始下降。图4 ( b) 显示了固定本振信号功率为- 5 dBm， 转换增益在射频输入信号大于- 20 dBm 时开始下降， IIP3在- 11 dBm 到- 2. 297 dBm 波动。仿真结果显示， 该混频器具有高增益、高线性度的优点。
增益和IIP3随本振功率和射频功率变化的曲线
图4 增益和IIP3随本振功率和射频功率变化的曲线
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