通信射频电路文献综述
通信射频电路文献综述
提高接收机线性度的设计方法
课程名称：《通信射频电路》姓名：学号：指导老师：
通信射频电路文献综述
带有MGTR结构低噪声放大器的设计
MGTR 提高线性度原理分析
采用一种由
PMOS管和NMOS管构成的3阶互调失真（IMD3）吸收单元可提高传统
CMOS CascodeLNA）的线性度。该结构接于
IMD3电流信号来提高
CMOS低噪声
CMOS低噪声放大器的线
CMOS共源共栅低噪声放大器（
放大器共源极输出端，它通过吸收漏极上
性度。如图2.9所示，虚线框内为线性化单元。下面来分析线性化原理。
首先，低频下
Ls、Laux可近似短路，MB源极小信号电流is,B是is,A、is,C之和。id,A（MA
MC漏极小信号电流），展开成幂级数：id,Ais,C
g1,Avgs,Ag1,Cvsg,C
g2,Avg2,Cv
2gs,A
漏极小信号电流），is,C（
g3,Avg3,Cv
3gs,A
2sg,C3
sg,C
又因为
MC源栅小信号电压vsg,C=vsg,B（MB源栅小信号电压），并且可将vsg,B展开成
c1vgs,A
c2v
2gr,A
vsg,A的幂级数vsg,Bvsg,B
c3v
3gr,A
（为简化分析取其一阶近似即可，即
c1vgs,A），由于vsg,C和vgs,A信号是反向的，所以
c1<0，则
在强反型工作区，
g3,A和g3,C可同时取得负值，c1又为负值，因此可通过改变g3,C消除
is,B3阶互调失真，提高
LAN的线性度。IMD3吸收单元
is,B3阶跨导，从而可消除输出电流
支路的3阶互调电流来源于共源级输出，因而称之为使其与gm3,A叠加的。曲线在工作点附近幅值趋于性度的目的。
IMD3吸收单元。通过改变0，从而达到消除
gm3,C曲线
3阶互调失真，提高线
通信射频电路文献综述
图2.10给出了图2.9所示电路的跨导随着栅源电压变化曲线，线，Gm2为二阶跨导曲线，跨导曲线，使用渐增加，二阶跨导先随着
Gm3为三阶跨导曲线，
其中，Gm为一阶跨导曲
VGS的增加逐
linel为Gm3和Gm3B叠加之后的三阶
VGS的增加逐渐减小，三
从而可
SMIC0.18um CMOS工艺。由图2.10可知，当一阶跨导随着
VGS的增加逐渐增加至最大值，后随着
阶跨导在亚阈值区为正值，当晶体管处于强反型区时，三阶跨导变为负值。
通过调整PMOS管的栅宽、偏置电压的值，使输出端总的三阶互调项趋于零值，以较大幅度地提高线性度。
提高混频器线性度的技术
混频器的线性度直接决定了接收机的动态范围
混频器的关键设计技术之一。的线性度主要与驱动级和开关对有关，和提高开关对的线性度两个方面考虑。
就整个CMOS混频器而言提高线性度技术主要有以下几种：
，因此，如何提高混频器的线性度，
是
国内外的许多研究都致力于改善混频器的线性度。
由于混频器
因此改善混频器的线性度应该从提高驱动级的线性度
A.射频跨导电路结构
当开关对处于理想工作状态时，
混频器的非线性主要取决于输入级的非线性。
一般情况
下混频器的的跨导有三种结构：全差分跨导结构、伪差分跨导结构和LC并联跨导结构，如
LC
图3.9所示。伪差分结构跨导级可以增加混频器的输出摆幅，但跨导级没有共模抑制能力；全差分跨导级可以提供很好的共模抑制能力，但混频器的输出摆幅受到一定的；而并联结构跨导级中的
LC谐振电路在输入射频信号频率处谐振，对差分射频信号提供阻抗，
因此它也具有一定的共模抑制能力，
而对共模信号，LC谐振电路却提供了一个很高的阻抗，
而且电感本身不消耗电压摆幅，因此混频器的输出摆幅也不会受到影响。
通信射频电路文献综述
在电路设计中，可以根据性能指标，最好。
选择适合的射频跨导结构。在相同的条件下，其中
全差分射频跨导结构的混频器具有最好的二阶线性度[]，而伪差分结构混频器的三阶线性度
B.源级负反馈技术
这种技术通过在驱动级晶体管的源级串联一个无源元件形成串联负反馈来提高驱动级的线性度，图
3.10给出了吉尔伯特混频器的驱动级引入源简并元件
z之后的电路。
负反馈使得电路的线性得以改善，改善程度与反馈系数有关。对于具体的共源差分放大器电路，其反馈形式有三种，电阻负反馈，电阻和电容并联负反馈和电感负反馈。但电阻作源简并元件会引入热噪声，而且电阻本身会产生压降，这会导致电压余度的问题。电感和电容不会引入额外的噪声，而且对高频谐波成分和交调成分具有一定的抑制能力。电容反馈由于需要额外的偏置电路会导致电路的复杂化，通常采用源简并电感的技术来改善线性度。文献[491分析了跨导管源极负反馈对于混频器线性度的影响，指出电感负反馈的线性受频率影响较大，在作用。
GHz频率下，它的线性性能要比电阻负反馈好。文献
[5]分析了电
阻电容并联负反馈对于混频器线性度的影响，指出其对三阶线性和二阶线性失真都有改善
C.跨导线性度的提高
Gilbert混频器中，跨导的线性度限定了整个混频器的线性度下限。因此，在设计中，重要的是加大跨导的线性。其方法有：的线性度，如图
1）预矫正；2）改进型的Gilbert混频器来提高跨导
[3]，每一个差分对在一段输入范围内是线
3.12所示。
3.11所示；3）逐段逼近的方法
性的，叠加起来就构成更大范围内的线性跨导，如图
通信射频电路文献综述
D.开关对共源节点谐振
开关对引入的三阶交调积和二阶交调积与开关对共源节点的寄生电容有很大关系。为了减小开关对共源节点处寄生电容对三阶交调点的影响，可以在共源节点并联一个电感到地。该电感与共源级寄生电容在交调积，该电路结构如图
2fio处谐振，使得开关对的共源节点在
2i。处呈现一个低
阻抗，补充共源节点寄生电容充放电所需要的电流，减小开关对引入的三阶交调积和二阶
3.13所示。
多栅晶体管技术提高三阶跨导线性度技术
多栅晶体管技术可以有效减小三阶跨导非线性的影响；但是对于改进的微分叠加技术，有效的线性度优化范围较小。
同时，基本的多栅晶体管技术的
这使得这种方
线性度改进受到二次谐波反馈效应的，改进的微分叠加技术和后失真技术等改进方法。
设计者需要对二阶和三阶非线性分量进行协调设计，对于后失真技术，由于失真抵消在放大器的输出实现，
法对无源混频器输入阻抗的变化比较敏感。
采用的带有额外栅源电容的多栅晶体管低噪声跨导级电路如图体管低噪声放大器设计方法相同，偏置在弱反型区的辅助晶体管寸，用于抵消偏置在强反型区的核心跨导管
5.3所示。同传统多栅晶M2和M4取得合理的尺
M1和M3的三阶非线性。不同于传统的多栅晶
通信射频电路文献综述
体管低噪声放大器，图5.3中的电路添加了额外的栅源电容
Cadd。
