1. 研究目的与意义（文献综述）

在通信系统中，信号频率的变换是我们首要解决的问题。一般情况下，我们将低频基带信号经过调制、扩频、解扩处理后，经过上变频到高频频段后通过发射天线发射出去，同样，接收天线接收到射频信号后，经过下变频后再进行各种信号处理，得到我们所需的低频信号。混频器能够利用非线性器件来实现频谱的搬移，是通信系统接收机的核心部件。随着现代无线通信终端对功能集成的要求不断提高，具备高带宽、高通信速度、多标准集成、经济便携等优点的接收机成为通信系统设计的研究热点，混频器作为接收机中不可缺少的部分，其研究尤为重要[1]。

混频器最重要的应用是在微波接收机中将接收的微波信号转换为中频，以便于进一步对信号进行放大和解调。一般位于接收机的前端或低噪声放大器（lna）的后端，它的性能如变频损耗、噪声系数(nf)等直接影响到整个接收系统的优劣。由于研制频率很高的的低噪声放大器(lna)至今仍然比较困难，所以在毫米波、亚毫米波频段不得不采用混频器作为接收机的前置级[12]。除了用于接收微弱信号外，混变频器常用于微波测试系统中，例如，利用微波混频器将微波信号转换为较低的频率，以便进行相位、衰减和频率等参数测量。在这些应用中，由于工作电平较高，一般要求高带宽和较好的频响。对于不同的应用，微波混频器一般选择肖特基二极管、砷化镓场效应管（gaas fet）、cmos晶体管来进行电路的设计。fet和cmos混频器常用在花费低、对性能要求不太高的大体积应用设备中；而肖特基二极管由于其反向恢复时间极短（几纳秒），正向导通压降更低（0.4v左右）等特性，广泛应用于对变频增益、线性度、噪声系数等性能有较高要求的高频设备。

随着新一代通信技术的研发，传统基于cmos的单片微波集成电路 (mmic)因其工作频率和噪声性能的限制，已经越来越不适用于超高频和超低噪声应用，而基于三、五族化合物半导体材料如砷化镓（gaas）构成的mmic因其良好的噪声性能，在毫米波、微波设备中占到了优势地位，另一方面，由于晶体管技术的不断发展，利用赝调制掺杂异质结场效应晶体管（phemt）技术来进行mmic设计，与传统二极管工艺相比，克服了温度稳定性差的缺点，得到越来越广泛应用[1]。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的研究内容是设计一款基于GaAs PHEMT工艺的宽带低功耗微波混频器芯片。前期要阅读至少2本基础射频电路设计理论书籍，查阅并阅读相关论文，在掌握理论知识后，深入学习ADS软件，完成对所设计的芯片核心电路的原理图、版图和电磁场仿真，并不断进行参数优化，最终实现变频损耗低于10dB，噪声系数低于8 dB，线性度大于10 dB，电源功率功耗低于30mW的性能参数目标。

为实现宽带低功耗目标，本研究采用共栅极（common-gate）结构来进行微波混频器的设计，在忽略沟道调制效应和基体效应情况下，该结构有较高的线性度和较低电源功率损耗，但由于其跨导gm较低，存在高变频损耗和高噪声系数的缺点。为改善其性能，本研究拟采用gm-boost技术来增强有效跨导，以实现变频增益的提高[10]；由于混频器的噪声主要来源于沟道热噪声，本研究拟采用电容耦合（CCC）负反馈，通过选择远大于栅-源寄生电容的电容构成负反馈回路，有效地减小了噪声系数[5] [14] 。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的基本概念和基础知识。确定方案，完成开题报告。

第4－6周：根据已有研究成果，确定进行本课题研究的基本路线和具体方案。

第7－9周：利用实验室提供的pdk(process design kit)，完成电路原理图设计和原理图仿真。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] reinhold ludwig, gene bogdanov, rf circuit design: theory and applications[m], second edition, persion education, new york, 2013.

[2] behzad razavi,rf microelectronics[m],second edition, persion education, new york, 2012.

[3] behzad razavi , design of analog cmos integrated circuits [m], second edition , persion education, new york, 2015.