UMC0.18微米CMOS高线性度有源混频器设计

"该资源是一篇2009年的工程技术论文，主要介绍了一种高线性度CMOS有源混频器的设计。该混频器适用于数字电视的ZERO-IF结构接收机射频前端，通过电流注入技术优化了传统有源混频器的噪声、线性度和增益。电路采用UMC的0.18微米RF CMOS工艺制造，具有低SSB噪声系数、高的IIP3值和低功耗等特点。" 正文: 在无线通信系统中，混频器是至关重要的组成部分，它负责将射频信号转换到中频或基带，以便进行进一步的处理。本文详细阐述了一种创新的CMOS有源混频器设计，旨在实现高线性度、低噪声和可调节的增益，从而适应数字电视接收机的特殊需求。 首先，作者深入探讨了有源混频器的噪声机制。在混频器中，噪声是一个不可忽视的因素，因为它直接影响到信号质量。通过对噪声来源的物理理解，研究者采用了电流注入技术来改善噪声性能。这种技术通过调整注入电流的大小，可以在噪声和线性度之间找到一个平衡点，从而提高整体性能。 其次，文章讨论了混频器的线性度。在数字电视接收中，高线性度至关重要，因为它能确保信号在处理过程中失真最小。传统的Gilbert型混频器可能会受到非线性效应的影响，而通过电流注入，设计者能够显著提升混频器的线性度。在实际应用中，该设计实现了输入1dB压缩点为0dBm，表明其在大输入功率下仍能保持良好的线性响应。 此外，该混频器提供了两种不同的电压转换增益，分别为5dB和8dB。这使得设计师可以根据系统需求灵活调整，以达到最佳的信号处理效果。同时，IIP3（输入第三阶 intercept 点）分别达到15dBm（5dB增益）和7dBm（8dB增益），这意味着混频器在处理强干扰信号时能保持良好的线性特性，降低互调失真。 电路实现方面，采用了UMC的0.18微米RF CMOS工艺，这不仅保证了高性能，还显著降低了功耗。在1.8V的供电电压下，整个全差分电路的功耗低于7毫瓦，这在当时是一个非常优秀的指标，对于便携式设备来说尤为重要，因为低功耗可以延长电池寿命。 最后，文章提到了SSB噪声系数为18dB，1/f噪声拐角频率为100kHz。SSB噪声系数是衡量混频器噪声性能的关键参数，数值越小表示噪声性能越好。1/f噪声（也称为闪烁噪声）通常在低频段更为显著，100kHz的1/f噪声拐角频率意味着在较低频率范围内，混频器的噪声性能得到了很好的控制。 该论文提出的高线性度CMOS有源混频器设计结合了噪声优化、线性度提升和功耗控制等多方面的考虑，为数字电视接收机的射频前端提供了一种高效且实用的解决方案。这一设计展示了在微电子领域如何通过技术创新来平衡不同性能指标，以满足不断发展的无线通信需求。