2.4 GHz频段高性能有源混频器的噪声与线性度分析

"一款工作于2．4 GHz频段的带有源负载的高性能双平衡有源混频器，采用CMOS技术实现，旨在应用于2.4 GHz ISM频段的直接转换接收器。该混频器的核心是双平衡Gilbert结构，其中使用PMOSFET作为负载，并结合了寄生垂直NPN晶体管作为噪声降低的开关。通过并联低噪声分流电路，以及高性能运算放大器的使用，以提升转换增益和线性度。输入跨导(Gm)级电路中采用电容交叉耦合设计，进一步增强转换增益性能。该研究发表在《北京大学学报(自然科学版)》2012年第48卷第4期。" 这篇论文详细探讨了一种高性能的双平衡有源混频器，该混频器设计用于2.4 GHz工业、科学和医疗(ISM)频段。在无线通信系统中，混频器是至关重要的组成部分，它将射频信号转换为中频或基带信号，以便后续处理。文章的核心是采用CMOS工艺实现的双平衡Gilbert结构，这是一种常用的有源混频器架构，能有效减小非线性失真。 为了降低1/f噪声（也称为闪烁噪声），研究人员利用了双阱工艺中的寄生垂直NPN晶体管作为开关，这种设计有助于改善混频器的噪声性能。此外，通过在PMOSFET负载上并联低噪声分流电路，进一步降低了1/f噪声，提高了信号质量。 运算放大器在混频器中扮演了关键角色，它不仅为PMOSFET提供合适的直流偏置电压，确保下级电路不会饱和，还为混频器提供了高转换增益，这是混频器性能的关键指标。转换增益决定了信号在混频过程中的放大程度，直接影响到接收机的灵敏度。 论文中提到的电容交叉耦合电路被应用在输入跨导(Gm)级，这种设计可以优化混频器的增益特性，提高其频率响应和线性度。线性度是衡量混频器在不同输入功率下保持良好输出信号形状的能力，对于保持信号的完整性和减少失真至关重要。 总结起来，这款2.4 GHz ISM频段的有源混频器通过创新的电路设计实现了高性能，包括噪声抑制、高转换增益和良好的线性度，这对于无线通信系统的前端性能提升具有重要意义。这一研究成果对于理解和改进射频集成电路的设计提供了有价值的见解。