无线通信技术是近年来发展最为迅猛的国家支柱产业,混频器作为无线收发系统的核心模块,其设计一直都是研究的热点。CMOS工艺尺寸不断按比例缩小的同时,晶体管的性能也有很大的提升,无线收发机射频前端的集成化实现成为可能。随着无线通信标准的发展以及无线通信频率的提高,就要求更高性能的射频前端收发器。混频器作为射频前端发射器中的重要模块,其性能决定了射频发射器的功耗与成本。本文首先介绍了一下射频电路方面的基础知识,包括了射频MOS模型的直流模型、二端口网络、器件非线性的影响模块间的匹配网络和射频电路的仿真算法,基于本专业的特殊性,本文重点对仿真算法做了详细的介绍。Cadence以它全定制集成电路设计能力著称,包括Virtuoso Schematic Composer(电路原理图输入),Affirma Analog Design Environment(混合信号设计环境),Virtuoso Layout Editor(电路版图编辑),Affirma Spectra(高级电路仿真器),Virtuoso Layout Synthesizer(直接版图生成工具),Assura Verification Environment(验证环境),Dracula(参数提取)等工具。在论文中描述的混频器各项参数的仿真测量是在模拟设计环境中使用的Spectre RF计算的。计算电压增益可以通过使用更费时的大信号QPSS分析。一般情况下,计算功率增益需要运行大信号QPSS分析。本文基于传统的吉尔伯特混频器结构,针对变频增益、线性度、噪声系数等性能的优化,设计了一款电源电压为1.8V、输入射频频率为911MHz、本振频率为900MHz、输出频率为11MHz的新型混频器,该混频器的核心电路包括开关级、跨导级和负载级。其中,开关级和跨导级之间采用折叠式结构取代堆叠式结构,使其可工作在低压条件下;跨导级采用跨导电流注入技术提高变频增益;开关级共源点采用LC谐振网络、自偏置电路提供电压偏置提高线性度;以上三种改进措施极大地改善了混频器的噪声性能。本文采用GSMC(宏力)0.18μm CMOS工艺库,使用Cadence中的Spectre RF工具对混频器的整体电路进行仿真。仿真结果显示电压变频增益为13.8d B,l d B压缩点为-4.3d Bm,输入三阶互调点4.8d Bm,输出频率为11M的单边带(SSB)噪声系数为9.1d B,功耗为22m W,达到设计要求。