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導(dǎo)航接收機(jī)中可變?cè)鲆娣糯笃鞯难芯颗c設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2017-10-18 00:31

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【摘要】:隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的大力建設(shè)與發(fā)展,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)應(yīng)用于北斗導(dǎo)航終端射頻芯片的需求愈來(lái)愈強(qiáng)烈,高性能接收機(jī)亦成為如今的研究熱點(diǎn)。由于射頻信號(hào)功率具有很大的動(dòng)態(tài)范圍,電路中需要自動(dòng)增益控制電路(automatic gain control,AGC)根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度調(diào)節(jié)接收機(jī)鏈路的增益,保證輸出信號(hào)基本為一個(gè)恒定功率,再送到給后級(jí)電路模塊進(jìn)行處理,所以AGC電路是射頻接收機(jī)中必不可少的一個(gè)模塊。AGC電路中的核心模塊是可變?cè)鲆娣糯笃?variable gain amplifier,VGA),VGA的性能優(yōu)劣直接決定著AGC環(huán)路的環(huán)路穩(wěn)定時(shí)間以及接收機(jī)的輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍。隨著無(wú)線通訊技術(shù)和CMOS工藝的不斷發(fā)展,對(duì)VGA的要求也越來(lái)越高,所以對(duì)于VGA的研究與設(shè)計(jì)具有很重要的意義。本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)中的可變?cè)鲆娣糯笃?該可變?cè)鲆娣糯笃麟娐凡捎脭?shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鹘Y(jié)構(gòu),具體電路可分為兩部分:增益粗調(diào)級(jí)和增益細(xì)調(diào)級(jí)。在增益粗調(diào)級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃髦?共有四個(gè)固定增益放大器(fixed gain amplifier,FGA),每個(gè)固定增益放大器的增益固定且相同,均為14d B,這四個(gè)固定增益放大器子級(jí)電路通過(guò)交流耦合的方式進(jìn)行級(jí)聯(lián),并由4位數(shù)字控制信號(hào)S[3:0]控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷,可以實(shí)現(xiàn)0dB~56dB的增益范圍,粗調(diào)增益步長(zhǎng)為14dB;細(xì)調(diào)級(jí)電路采用閉環(huán)可變反饋電阻可變?cè)鲆娣糯笃鹘Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn),通過(guò)3位數(shù)字控制信號(hào)T[2:0]控制反饋電阻,可以實(shí)現(xiàn)0dB~14dB的增益范圍,細(xì)調(diào)增益步長(zhǎng)為2dB。所以,本論文所設(shè)計(jì)的可變?cè)鲆娣糯笃髯罱K可以實(shí)現(xiàn)0~70dB的增益范圍,增益步長(zhǎng)為2dB。論文采用TSMC0.18μmRF CMOS工藝進(jìn)行了電路原理圖設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)以及后仿真。前仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆娣秶鸀?.23dB~69.43d B;0dB增益時(shí)的輸入三階互調(diào)點(diǎn)IIP3為37.2dBm,70d B增益時(shí)的三階互調(diào)點(diǎn)IIP3為-27.98dBm;0dB增益時(shí)噪聲系數(shù)NF為39.29dB,70d B增益時(shí)噪聲系數(shù)NF為26.84d B;4MHz時(shí)的總諧波失真結(jié)果為0.137%@0dB、0.168%@70d B,最大增益時(shí)消耗電流3.11mA。后仿真結(jié)果表明,該可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆娣秶鸀?.06dB~68.69dB;0d B增益時(shí)的輸入三階互調(diào)點(diǎn)IIP3為37.13dBm,70dB增益時(shí)的三階互調(diào)點(diǎn)IIP3為-37.64d Bm;0dB增益時(shí)噪聲系數(shù)NF為59.1dB,70dB增益時(shí)噪聲系數(shù)NF為39.5dB。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本論文所設(shè)計(jì)的可變?cè)鲆娣糯笃鳚M足設(shè)計(jì)要求,適用于我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)。
【關(guān)鍵詞】:導(dǎo)航接收機(jī) 自動(dòng)增益控制 可變?cè)鲆娣糯笃?/strong> 線性度
【學(xué)位授予單位】:西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:TN722;TN967.1;TN965.5
【目錄】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-12
  • 符號(hào)對(duì)照表12-13
  • 縮略語(yǔ)對(duì)照表13-16
  • 第一章 緒論16-22
  • 1.1 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)概述16
  • 1.2 可變?cè)鲆娣糯笃鞲攀?/span>16-18
  • 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)18-20
  • 1.4 研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排20-22
  • 第二章 可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑O(shè)計(jì)基礎(chǔ)22-48
  • 2.1 射頻接收機(jī)概述22-26
  • 2.1.1 超外差接收機(jī)22-24
  • 2.1.2 零中頻接收機(jī)24-26
  • 2.1.3 低中頻接收機(jī)26
  • 2.2 自動(dòng)增益控制(AGC)電路概述26-31
  • 2.2.1 AGC的基本原理27
  • 2.2.2 AGC的分類27-29
  • 2.2.3 AGC的主要性能指標(biāo)29-31
  • 2.3 可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA)性能31-37
  • 2.3.1 增益控制動(dòng)態(tài)范圍和增益步長(zhǎng)32
  • 2.3.2 線性度32-35
  • 2.3.3 噪聲35-36
  • 2.3.4 -3dB帶寬36-37
  • 2.4 可變?cè)鲆娣糯笃鞯姆诸?/span>37-46
  • 2.4.1 模擬控制VGA37-44
  • 2.4.2 數(shù)字控制VGA44-46
  • 2.5 本章小結(jié)46-48
  • 第三章 可變?cè)鲆娣糯笃鞯碾娐吩O(shè)計(jì)48-78
  • 3.1 VGA的設(shè)計(jì)指標(biāo)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)48-51
  • 3.1.1 VGA的性能指標(biāo)48-50
  • 3.1.2 VGA的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)50-51
  • 3.2 VGA的增益粗調(diào)級(jí)的設(shè)計(jì)51-58
  • 3.2.2 固定增益放大器的設(shè)計(jì)和仿真52-55
  • 3.2.3 級(jí)聯(lián)耦合方式55-57
  • 3.2.4 粗調(diào)級(jí)的仿真57-58
  • 3.3 VGA的增益細(xì)調(diào)級(jí)的設(shè)計(jì)58-68
  • 3.3.2 核心放大器的設(shè)計(jì)與仿真60-64
  • 3.3.3 單位增益緩沖器的設(shè)計(jì)64-66
  • 3.3.4 細(xì)調(diào)級(jí)的仿真66-68
  • 3.4 其它模塊的設(shè)計(jì)68-72
  • 3.4.1 比較器的設(shè)計(jì)68-69
  • 3.4.2 譯碼電路的設(shè)計(jì)69-72
  • 3.5 VGA整體的性能仿真及分析72-76
  • 3.5.1 VGA整體幅頻特性72-74
  • 3.5.2 VGA的線性度特性74
  • 3.5.3 VGA噪聲系數(shù)的仿真74-75
  • 3.5.4 THD仿真75-76
  • 3.6 本章小結(jié)76-78
  • 第四章 可變?cè)鲆娣糯笃鞯陌鎴D設(shè)計(jì)及后仿真78-86
  • 4.1 版圖設(shè)計(jì)概要78-80
  • 4.2 VGA的版圖設(shè)計(jì)與后仿真80-84
  • 4.2.1 VGA電路的版圖80-82
  • 4.2.2 VGA幅頻特性后仿真82-83
  • 4.2.3 VGA線性度后仿真83
  • 4.2.4 VGA噪聲系數(shù)后仿真83-84
  • 4.2.5 VGA后仿真結(jié)果小結(jié)84
  • 4.3 本章小結(jié)84-86
  • 第五章 總結(jié)與展望86-88
  • 5.1 總結(jié)86
  • 5.2 展望86-88
  • 參考文獻(xiàn)88-92
  • 致謝92-94
  • 作者簡(jiǎn)介94-95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào):1051929


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