关于GPS-BD射频接收机中镜像抑制混频器设计.doc
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1、关于GPS/BD射频接收机中镜像抑制混频器设计0 引言随着近些年卫星导航产业的迅猛发展,人们对射频接收机前端芯片在面积、功耗、性能、成本等方面都有了更高的要求。混频器因为在射频前端芯片链路中处于低噪声放大器和中频滤波器之间,它的性能指标对整个射频前端芯片的性能都有着重要的影响1,而镜像抑制混频器由于能够抑制镜像信号的干扰,在混频器设计者中很受欢迎。本文基于传统的Hartely镜像抑制结构, 设计了一款以共射频输入端正交混频结构为核心单元的镜像抑制混频器,能够很好地抑制镜像信号的干扰。1 Hartely结构原理传统的Hartely镜像抑制结构如图1所示,将正交的本地振荡信号与射频输入信号分别进行
2、下变频,然后对其中一路下变频信号进行滤波和90移相操作,最后再将两路信号求和来达到消除镜像中频信号的目的2。我们假设射频输入信号为ARFcos(RFt),镜像干扰信号为AIMcos(IMt),本振信号频率为LO,中频信号频率为IF,那么它们之间的频率关系可以表示为式(1):经过正交混频与滤波后A1、A2两点的信号可表示为式(3)、式(4):从式(6)中可以看出镜像中频信号经过求和后被消除3。上述分析仅限于理想情况下,实际中由于输入信号相位和增益失配等原因,仍有一部分镜像信号不能完全被消除,从而降低了镜像抑制能力。本文设计电路中采用共射频输入端正交混频结构来降低信号相位和增益的失配,从而增强混频
3、器的镜像抑制效果4。2 电路设计2.1 混频器核心单元设计本文设计的共射频输入端正交混频核心单元结构如图2所示。电路由4部分组成,分别是由R1-R4构成的负载级、由M3-M10构成的开关级、由M1-M2构成的跨导级和由M11-M14构成的尾电流源级;其中跨导级将射频输入电压信号转化为电流信号。开关级由本振大信号控制其交替通断,从而实现混频功能。负载级通过负载电阻将电流信号转化为电压信号输出到IFIP、IFIN、IFQP、IFQN 4个端口。而尾电流源级则是由基本的镜像结构为电路提供稳定的尾电流;电路中射频输入端采用伪差分结构,跨导级的直流偏压由直流偏置VRFM经R9、R10分别提供。本振输入端
4、口的4路信号要求是正交差分的I/Q信号,一方面差分结构可以很好地解决偶次谐波、端口泄漏和共模抑制等问题,另一方面正交信号与射频信号混频可为后级PPH提供正交差分的输入信号。开关级的直流偏压由直流偏置VLOM经R5-R8分别提供5。对于负载级电路,通过加入电容C1-C6来构成RC滤波电路,滤波电路既能保证开关级和跨导级工作在饱和区,也能保证对输出的干扰频率有衰减作用6。此外在设计电路跨导级时采用了共射频输入结构M1-M2,可以在一定程度上降低因两路输入正交混频器跨导级不匹配而引起的中频输出信号的不匹配,为后级PPH提供良好的输入信号。2.2 无源多相滤波器设计无源多相滤波器由基本的RC_CR电路
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