0.18μm CMOS工藝單端低噪聲放大器和下混頻器IP核的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的開題報(bào)告

0.18μmCMOS工藝單端低噪聲放大器和下混頻器IP核的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的開題報(bào)告一、選題依據(jù)隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，低噪聲放大器（LowNoiseAmplifier，簡(jiǎn)稱LNA）和下混頻器（Mixer）成為無線系統(tǒng)中最重要的模塊之一。其中，LNA是一個(gè)能夠放大信號(hào)的模塊，而不會(huì)引入額外的噪聲，主要用于接收機(jī)前端的放大；而Mixer是一個(gè)在無線通信中常用的基礎(chǔ)模塊，主要功能是將頻率轉(zhuǎn)化為中頻（IntermediateFrequency，簡(jiǎn)稱IF），是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)中必不可少的模塊。因此，如何設(shè)計(jì)一種高性能的LNA和Mixer成為了當(dāng)今無線通信系統(tǒng)中的必要研究方向。目前，CMOS工藝成為無線通信模塊設(shè)計(jì)的主流工藝，具有成本低、功耗小、集成度高等優(yōu)勢(shì)。基于CMOS工藝的LNA和Mixer設(shè)計(jì)可以將它們集成在一個(gè)芯片中，從而大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、降低了系統(tǒng)成本。因此，本課題選取0.18μmCMOS工藝為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)單端LNA和下混頻器的IP核，以實(shí)現(xiàn)高性能、低成本的無線通信系統(tǒng)。二、研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)1.設(shè)計(jì)單端LNALNA主要功能是對(duì)傳輸過來的小信號(hào)進(jìn)行放大和定向傳輸，同時(shí)考慮到技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性，設(shè)計(jì)單端LNA，以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。LNA需要達(dá)到的性能參數(shù)主要包括增益、帶寬、輸入/輸出的阻抗匹配以及低噪聲等。2.設(shè)計(jì)下混頻器下混頻器是將射頻信號(hào)和局部振蕩信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生中頻信號(hào)。設(shè)計(jì)下混頻器需要考慮的性能參數(shù)主要包括轉(zhuǎn)換增益、輸入/輸出阻抗匹配、端口隔離度等。3.實(shí)現(xiàn)IP核為了提高芯片的集成度和降低系統(tǒng)成本，本課題的目標(biāo)是將設(shè)計(jì)好的LNA和下混頻器集成到一個(gè)IP核中，以便于后續(xù)的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和集成。三、主要研究思路1.LNA設(shè)計(jì)LNA設(shè)計(jì)是本課題的第一步，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并進(jìn)行電路參數(shù)確定和優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是關(guān)鍵，本課題考慮到實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定等因素，選用共源極放大器作為L(zhǎng)NA的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，需要進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的綜合設(shè)計(jì)和優(yōu)化，例如增益、帶寬、阻抗匹配和低噪聲等指標(biāo)。2.下混頻器設(shè)計(jì)下混頻器設(shè)計(jì)是本課題的第二步，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并進(jìn)行電路參數(shù)確定和優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于下混頻器，傳統(tǒng)的雙平衡混頻器（double-balancedmixer）是比較常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換增益、高隔離度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入/輸出匹配。3.IP核的實(shí)現(xiàn)IP核的實(shí)現(xiàn)是本課題的重點(diǎn)，包括完整LNA和下混頻器的設(shè)計(jì)流程、布局和參數(shù)調(diào)整，以及IP核的驗(yàn)證和測(cè)試。為了實(shí)現(xiàn)高性能的IP核，需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娐贩抡婧蛢?yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)保證芯片布局合理，并進(jìn)行布線和參數(shù)調(diào)整。四、研究成果本課題主要研究設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)0.18μmCMOS工藝單端LNA和下混頻器的IP核，主要研究成果包括：1.實(shí)現(xiàn)低噪聲、高增益、高帶寬的單端LNA。2.實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換增益、高隔離度和輸入/輸出匹配的下混頻器。3.實(shí)現(xiàn)完整的LNA和下混頻器的IP核，包括設(shè)計(jì)流程、布局和參數(shù)調(diào)整。4.進(jìn)行電路仿真測(cè)試，并對(duì)IP核的性能進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。五、項(xiàng)目進(jìn)程規(guī)劃|任務(wù)|時(shí)間||-------|------||選題|第1周||LNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究|第2周||LNA電路參數(shù)確定和優(yōu)化設(shè)計(jì)|第3-4周||下混頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究|第5周||下混頻器電路參數(shù)確定和優(yōu)化設(shè)計(jì)|第6-7周||IP核的設(shè)計(jì)流程、布局和參數(shù)調(diào)整|第8-9周||電路仿真和測(cè)試|第10-11周||總結(jié)和論文撰寫|第12周|六、參考文獻(xiàn)[1]BehzadR,MokhtariM.RFMicroelectronics[M].2nded.PrenticeHallPress,2011.[2]LeeTH.TheDesignofCMOSRadio-FrequencyIntegratedCircuits[M].2nded.CambridgeUniversityPress,2004.[3]FrantzA,RouphaelG,etal.TheDesignofLowNoiseAmplifiersforTelecommunicationSystems[J].IEEEMicrowaveMagazine,2007,8(6):65-77.[4]RazaviB.RFMicroelectronics[M].PrenticeHallPress,1997.[5]KimSH,YouSS,ChaHK.ALo