软件无线电架构的导航接收机模拟前端设计
2022年电子技术应用第8期
孙金中，付秀兰，高艳丽
安徽芯纪元科技有限公司，安徽 合肥230031
摘要： 针对基于超外差或低中频的传统导航接收机模拟前端电路功能复杂、功耗高、不利于单片集成等问题，基于模拟最小化，数字最大化的思想，通过芯片内部集成高增益射频放大器、低功耗的高速模数转换器、低抖动的时钟锁相环，创新性地设计并实现了一款基于软件无线电架构的接收机模拟前端电路。通过55 nm CMOS 工艺电路设计、版图设计、仿真及硅流片验证，测试结果表明该接收机前端电路各模块功能正常，实现了单个模拟接收通道处理多模导航信号，极大地降低了模拟电路的规模及功耗并成功应用于一款多模导航SoC芯片中。
中国分类号： TN851
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222671
中文引用格式： 孙金中，付秀兰，高艳丽. 软件无线电架构的导航接收机模拟前端设计[J].电子技术应用，2022，48(8)：131-134，139.
英文引用格式： Sun Jinzhong，Fu Xiulan，Gao Yanli. Design of an analog front-end of navigation receiver based on software defined radio[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(8)：131-134，139.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.222671
中文引用格式： 孙金中，付秀兰，高艳丽. 软件无线电架构的导航接收机模拟前端设计[J].电子技术应用，2022，48(8)：131-134，139.
英文引用格式： Sun Jinzhong，Fu Xiulan，Gao Yanli. Design of an analog front-end of navigation receiver based on software defined radio[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(8)：131-134，139.
Design of an analog front-end of navigation receiver based on software defined radio
Sun Jinzhong，Fu Xiulan，Gao Yanli
Anhui Siliepoch Technology Co.，Ltd.，Hefei 230031，China
Abstract： The analog front-end of traditional navigation receiver based on superheterodyne or low IF is complex in function, high in power consumption and not conductive to monolithic integration. Based on the idea of analog minimization and digital maximization, a novel analog front-end of navigation receiver based on software radio architecture is designed and implemented by integrating a high gain RF amplifier, a high speed low power ADC and a low jitter clock phase-locked loop. Through 55 nm CMOS process circuit design, layout design, simulation and silicon wafer verification, the test results show that the analog front-end of navigation receiver works normally and only one analog receiver channel is able to process the multimode navigation signals which greatly reduces the size and power consumption of analog circuit. The analog front-end circuit has successfully applied in a multimode navigation SoC chip.
Key words : software defined radio；receiver；amplifier；ADC；PLL
0 引言
随着信息技术的飞速发展，无线接收机的实现形式也发生了巨大变化，原来的超外差、低中频、零中频架构的无线接收机已经不能满足现代通信、雷达、电子对抗等多频段、多模式及多功能的电子装备的需求，软件无线电架构的接收机因其自身的结构特点，是未来无线通信、多模导航、多功能一体机的理想选择[1-4]。
软件无线电架构的接收机的设计难点是设计高性能的接收机模拟前端电路。随着集成电路技术的飞速发展，模数转换器的转换速度越来越高，使得设计单片软件无线电架构的接收机成为了可能[5-6]。
本文设计了一款软件无线电架构的接收机模拟前端用于多模卫星导航系统的射频信号接收及转换，从而实现单片软件无线电架构的导航SoC芯片。该模拟前端通过低功耗高速模数转换器直接对导航信号进行射频采样量化转换，在数字域完成频率变换及信号处理，数字电路随着集成电路工艺的进步面积和功耗可以不断降低，由于内部集成了宽带的射频放大器和高速ADC可以对不同模式的导航信号全部进行采样量化转换，实现了单个模拟通道完成多模导航信号的处理，从而实现系统终端的最优化设计[7-9]。
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作者信息：
孙金中，付秀兰，高艳丽
(安徽芯纪元科技有限公司，安徽 合肥230031)
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