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《哈尔滨工业大学》 2007年
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射频有源CMOS带通滤波器的分析与实现

高志强  
【摘要】: 射频滤波器作为无线通信系统关键部件之一,正向集成化方向发展,而且低成本、低功耗、低插入损耗、高Q值、中心频率可调谐、全集成的连续时间滤波器设计已成为RFIC研究的热点之一。本论文着重研究了射频有源CMOS滤波器的设计,并进行了适用于多种频段无线应用的有源CMOS滤波器的分析与实现。 本文的主要研究工作包括: 第一,给出了一种高线性度的跨导器,它是以工作于线性区的MOS管为基础,采用有源退化电阻的交叉耦合差分对结构来达到对跨导器的三次非线性失真补偿目的;利用此跨导结构,采用无源LC梯形电路综合的方法,通过频率、阻抗变换,给出了一种6阶切比雪夫带通滤波器的设计,仿真结果表明,所设计的滤波器可在0.5MHz~10MHz范围内调谐,通带增益约为-1.5~19dB,当中心频率在4MHz时,-3dB带宽仅为40KHz,并且通过控制电压可对滤波器的品质因数、通带增益进行调节。 第二,在分析高频Nauta跨导器结构中,利用该跨导值与电源电压相关的特点,通过在原有Nauta跨导结构上加可调偏置电压源,使跨导器的增益可调,并具有较高的线性度和工作频率,利用此跨导结构采用TSMC 0.25μmCMOS工艺,给出了一种能工作在特高频(UHF)频段上CMOS双二阶带通滤波器的设计,该滤波器工作电压为3.3V,中心频率可在422MHz~450MHz范围内调谐,当中心频率约为433MHz,Q值为40时,滤波器的无杂散动态范围为61.4dB。 第三,分析了射频片上无源电感模型,利用负阻抗品质因数增强型技术,给出了一种CMOS射频有源LC滤波器的设计方法,仿真结果表明,该滤波器采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,在中心频率为2.14GHz时,噪声系数约为15dB,品质因数可达到60,无杂散动态范围约为56dB。 第四,根据回转器原理,研究在CMOS工艺下模拟电感的技术,给出了一种适合于工作在射频频段的有源电感结构,并基于这种结构,提出了一种新颖的集成射频滤波器电路结构。该滤波器采用HJTC-0.18μmCMOS工艺进行了版图设计和试验性流片。测试结果表明,采用这种结构设计的射频滤波器可以实现在1.92GHz~3.82GHz范围内的调谐,当射频中心频率为2.44GHz时,-3dB带宽约为60MHz,1dB压缩点约为-15dBm,静态功耗约为10.8mW。 射频有源CMOS连续时间集成滤波器设计是射频单芯片系统(SoC: System on a Chip)研究的难题之一。最后本文对所做的研究工作进行了总结,并对今后的研究工作提出了自己的看法和建议。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN713

【参考文献】
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