Integrated mixers for direct conversion receivers

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin erilaisten sekoittajien soveltuvuutta integroituihin suoramuunnosvastaanottimiin. Suoramuunnossekoittajien suunnittelun keskeisimmät ongelmat liittyvät matalataajuisiin häiriöihin, jotka haittaavat halutun signaalin ilmaisua. Työn tulosten perusteella korkealaatuinen suoramuunnossekoittaja voidaan toteuttaa ja sillä voidaan saavuttaa hyvä toisen kertaluvun lineaarisuus huolellisella piirisuunnittelulla ilman kompensointia.

Aluksi työssä käsiteltiin sekoittajien yleistä teoriaa. Seuraavaksi tutkittiin suoramuunnossekoittajien erityisvaatimuksia. Paikallisoskillaattorisignaalin ominaisuuksia ja sekoittajan rajapintoja LNAn ja kantataajuusosien kanssa pohdittiin lyhyesti.

Työssä suunniteltiin ja mitattiin viisi 25 GHz:n ja 0,35 µm:n BiCMOS-teknologialle toteutettua sekoittajaa, joista neljä on piiritopologialtaan erilaisia ja yksi toteutettu kvadratuurisekoittajana. Kaikki sekoittajat ovat muunnoksia Gilbertin kertojasolusta. Yksi sekoittajista on bipolaarinen ja lopuissa on käytetty MOS-tekniikkaa soveltuvin osin. Yhdessä BiCMOS sekoittajista on aktiivinen kuorma ja sille on toteutettu digitaalinen vahvistuksen säätö. Toteutettujen sekoittajien lisäksi passiivisen CMOS-kertojan toimintaa analysoitiin ja sen soveltuvuutta suoramuunnosarkkitehtuuriin tarkasteltiin. Mittaustulokset vastasivat varsin hyvin simulointeja ja tukivat teoreettisia tuloksia.