基于CMOS工艺的毫米波混频器研究与设计

发布时间：2020-07-17 21:04

【摘要】：混频器作为非线性系统,在毫米波变频收发机中是不可或缺的器件。理想的混频器仅仅是对两输入端口的信号做乘法实现混频的目的,但在实际应用中,由于输入信号的不纯净影响,变频得到的信号会含有各种干扰信号,尤其是镜像信号带来的干扰,使得混频器在实际使用中往往达不到良好的效果。正交混频器是对上述问题的一个很好的解决方案,使用正交信号对输入的毫米波信号进行处理,最终可以得到理想信号。然而目前的正交混频器也面临着幅相不平衡等诸多问题,因此本文着重对毫米波混频器,尤其是正交混频器进行研究。针对上述问题,本文做出如下工作。第一,对正交信号及正交网络进行理论研究,并通过查阅文献,对其实现电路进行研究与阐述;第二,将Gm-boost结合进混频器中,设计了类似的结构,提高混频器的增益,同时降低噪声;第三,本文提出了不同于传统正交信号电路的创新电路结构,设计了相位调整结构,利用其接口可以实时调整电路,使其达到最佳平衡性。本文组织结构如下。第二章详细介绍了CMOS开关式平衡混频器的基本原理和基本结构以及指标。经过对电路的分析和公式推导之后,阐明混频器的理论。其次,第三章对正交信号的原理,产生电路,改进方法以及应用场景等等进行介绍,从理论上对正交信号在毫米波接收机以及混频器中的重要性进行说明。第四章中,在65 nm CMOS工艺平台上进行28 GHz正交下混频器的设计。此混频器将低噪声放大器中常用的Gm-boost结构应用于混频器设计,提高电路增益,同时降低电路噪声。混频器在射频频段24-30 GHz,中频1.8-4.4 GHz范围内,实现8 dB的增益,12 dB的噪声系数,同时输入1dB压缩点为-5 dBm。第五章在110nm CMOS工艺平台上进行2.4 GHz混频器的设计,该混频器利用版图对称设计和相位校正技术实现平衡性较高的IQ信号。在低频段实现该技术,经过验证以后,同样可以应用于毫米波频段,为未来毫米波IQ混频器的改进设计做技术铺垫。该工作在片外进行相位检测的同时,在片内设计数字接口和矫正电路对IQ信号进行相位校正。最终电路在2.4 GHz范围内实现25 dB的电压转换增益和6 dB的噪声系数,同时实现4°的相位校正范围。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN773
【图文】：

镜像频率干扰原理

(a)电流注入结构

栅极注入混频器[10]

【参考文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 陈阳;硅基CMOS毫米波开关混频器的研究与设计[D];电子科技大学;2015年

2 易凯;CMOS毫米波低噪声放大器设计[D];电子科技大学;2014年

本文编号：2759935