新型低压低功耗混频器设计与仿真

"本文提出了一种新的混频器结构——低压低功耗混频器，通过降低跨导级、本振级与输出负载级的直流电压降来实现电源电压的降低，以适应集成电路低电压发展趋势。该混频器在1.5V TSMC 0.35 μm CMOS工艺下仿真，表现出良好的性能指标，转换增益为-10.5 dB，噪声系数为20.648 dBm，1 dB压缩点为-5.764 dBm，三阶输入交调点为4.807 dBm。" 在电子测量领域，混频器作为信号处理的关键组件，被广泛应用于接收机和发射机中，用于将射频信号转换到中频或基带，反之亦然。传统的混频器设计往往需要较高的电源电压，这不仅增加了功耗，还限制了其在低电压系统中的应用。本文针对这一问题，提出了一个创新的混频器设计方案，即低压低功耗混频器，以适应集成电路技术的发展。 混频器通常由三个主要部分组成：跨导级、本振级和输出负载级。在新设计中，作者着重优化了这些部分的直流电压降，从而降低整体电源电压需求。跨导级负责将输入信号转换为电压，本振级则产生本地振荡信号，两者共同作用于信号的频率转换。通过精心设计的电路架构，实现了在较低电源电压下各部分仍能正常工作的目标。 文章提到了集成电路发展的摩尔定律，该定律预测集成电路的集成度每3年翻一番，特征尺寸每3年减半。随着技术的进步，特征尺寸的减小导致电源电压的下降，这对混频器等电路设计提出了新的挑战。因此，设计出能够在低电压环境下高效工作的混频器变得至关重要。 在1.5V的TSMC 0.35 μm互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺下进行仿真，新型混频器展示了良好的性能。转换增益为-10.5 dB，意味着信号经过混频后功率有所衰减但依然保持了足够的强度。噪声系数为20.648 dBm，反映了混频器引入的额外噪声，这个数值相对较高，可能会影响系统的信噪比。1 dB压缩点为-5.764 dBm，表示在该点输入信号功率增加1 dB时，输出功率开始非线性压缩。而三阶输入交调点为4.807 dBm，这是一个衡量非线性失真的指标，较低的值意味着更好的线性性能。 这种低压低功耗混频器的设计是对现有技术的改进，旨在满足现代电子设备对低功耗和小型化的需求。通过优化电路结构，能够在不牺牲性能的前提下，显著降低电源电压，这对于未来的无线通信、雷达系统以及各种便携式电子设备来说具有重要的意义。未来的研究可能将继续探索如何进一步优化这些参数，以实现更高效、更节能的混频器设计。