一適用於5-GHz單階降頻式接收器之高動態範圍自動增益控制電路

Abstract

本論文提出了高動態範圍的自動增益控制電路（Automatic Gain Control, AGC）以及單階降頻（Direct Conversion）架構之接收器（Receiver），並應用於5GHz無線通訊系統。所提出的電路以台灣積體電路製造股份有限公司（TSMC）0.18mm製程技術設計及模擬。 自動增益電路提供了幾乎不變的輸出訊號振幅，以減輕在自動增益電路後的電路對動態範圍的要求。本論文中所提出的自動增益電路中包含了消除直流電壓偏移（DC Offset）的電路，可解決單階降頻架構接收器所遭遇到的直流電壓偏移的問題。在總諧波失真（Total Harmonic Distortion, THD）大於15dBc的前提下，此自動增益電路可達到43dB的動態範圍，並且具有66dB的連續的增益調整範圍。 本論文所提出的5.25GHz接收器中包含了低雜訊放大器（Low Noise Amplifier, LNA）、正交相位電壓控制振盪器（Quadrature Voltage Controlled Oscillator）、正交相位混波器（Quadrature Mixer）、低通頻帶選擇濾波器（Low Pass Channel-Select Filter）、以及自動增益電路。模擬的結果顯示，在操作在2V電源下，低雜訊放大器有著2dB的雜訊指數（Noise Figure, NF）以及19.5dB的電壓增益；正交相位電壓控制振盪器具有0.5GHz的可調頻率範圍；正交相位混波器的單邊帶雜訊指數為7dB，輸入1-dB衰減點為-4dBm。整個接收器的雜訊指數為4dB，三階輸入截點為-7dBm，並且僅消耗45mW功率。和目前所發表的5GHz單階降頻式接收器，本篇論文所提出的接收器具有最佳的雜訊指數以及最低的消耗功率；換言之，本論文所提出接收器是第一個被設計具有極好的線性度以及低直流功率消耗的5-GHz金氧半單階降頻式接收器。