基于CMOS工艺的毫米波压控振荡器芯片设计

发布时间：2020-01-31 10:11

【摘要】：近十年来,随着无线通信技术的蓬勃发展,特别是移动互联网和个人无线智能设备的兴起,现代无线通信系统对传输速率的要求越来越高,传统的无线传输标准和频段已经不能满足未来无线通信系统的需求了。而当前无线系统中使用的无线电频谱,频谱带宽资源有限,严重制约着高速无线系统的进步。毫米波频段作为一个新兴的研究热点,很多频谱资源都还没开发利用,在个人无线通信、生物医疗、成像以及制导等国防民生行业发展前景广大,吸引了学术界和工业界的广泛关注。随着CMOS工艺的不断进步,当前基于CMOS工艺的毫米波芯片在性能上已经达到甚至超过传统III-V族毫米波电路,同时CMOS工艺具有面积小、功耗低以及成本低的优点。因此,高性能、高速率、低功耗的CMOS通信芯片的研究成为当前学术界的研究热点。在毫米波无线通信系统中,频率源是通信设备中必不可少的器件,它旨在为收发系统提供一个本振信号。它的调谐范围、相位噪声、频率稳定度对于整个通信链路的质量至关重要。本课题旨在设计基于CMOS工艺的低功耗、低相位噪声的毫米波压控振荡器,本文主要分为以下几个部分。首先本文对压控振荡器的基础知识进行介绍,介绍振荡器电路的两个基本模型以及毫米波压控振荡器中的无源器件,从而引出在毫米波频段,压控振荡器面对的挑战以及设计思路。其次对压控振荡器电路的相位噪声模型进行分析。介绍现有的主要两种相位噪声模型,Lesson噪声模型以及Hajimiri噪声模型。从宏观的角度更深刻地认识压控振荡器的相位噪声来源。由此引出几种改善压控振荡器相位噪声的方法,从而设计出高性能的压控振荡器。最后本文基于90nm CMOS工艺设计了一款Q波段压控振荡器以及基于65nm CMOS工艺设计了一款V波段压控振荡器。其中Q波段压控振荡器采用LC-tank结构,由于毫米波段寄生效应较大,因此放弃了低频段压控振荡器设计时提取寄生参数的方法,而采用HFSS对版图进行后仿。V波段压控振荡器在吸取之前的经验的同时,引入Class-C和注入锁定技术以改善相位噪声。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN752
，

本文编号：2575009