应用于超宽带毫米波频率源的32-36GHz VCO设计
发布时间：2020-12-09 14:54
随着通信技术的发展和通信需求的不断增长,传统的无线传输标准和频段难以满足未来通信系统的需求。毫米波频段有着丰富的频谱资源,在未来5G通信系统、生物医疗以及雷达等领域有着广阔的应用前景。在无线通信系统中,频率源是不可或缺的关键器件,频率源为无线系统提供本振信号,其调谐范围、相位噪声对整个通信系统的信道质量有着极其重要的影响。毫米波频段,锁相环是常见的频率源结构。随着SiGe BiCMOS工艺的不断进步,其性能得到了极大的提高,同时保留了CMOS工艺低功耗、高集成度的优点。采用SiGe BiCMOS工艺设计高性能、低功耗的频率源芯片已经成为当前的一大研究热点。压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator,VCO）是频率源的核心元件之一,设计宽调谐范围、低相位噪声的压控振荡器具有很强的现实意义和研究价值。论文采用0.13μm SiGe BiCMOS工艺设计应用于超宽带毫米波频率源的3236GHz压控振荡器。由于工艺库中提供的电感在毫米波频段性能难以满足设计需要,本文对片上电感进行了设计和仿真。压控振荡器采用差分Colpitts振荡器结构,应用提...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容与设计指标
1.3.1 研究内容
1.3.2 设计指标
1.4 论文组织
2.压控振荡器设计理论基础
2.1 振荡器基本原理
2.1.1 双端口反馈模型
2.1.2 单端口能量补偿模型
2.2 振荡器的种类
2.2.1 环形振荡器
2.2.2 LC交叉耦合振荡器
2.2.3 三点式振荡器
2.3 压控振荡器的数学模型
2.4 相位噪声
2.4.1 压控振荡器中的噪声源
2.4.2 相位噪声的概念
2.4.3 压控振荡器相位噪声模型
2.4.4 相位噪声优化技术
2.5 毫米波压控振荡器的设计难点
2.6 本章小结
36GHz压控振荡器设计">3 236GHz压控振荡器设计
3.1 0.13 μmSiGeBiCMOS工艺简介
3.1.1 0.13 μmSiGeBiCMOS工艺特点
3.1.2 0.13 μmSiGeBiCMOS工艺器件简介
36GHz压控振荡器设计"> 3.2 3236GHz压控振荡器设计
3.2.1 电路结构设计
3.2.2 片上电感设计
3.2.3 可变电容设计
3.2.4 缓冲电路设计
36GHz压控振荡器前仿真"> 3.3 3236GHz压控振荡器前仿真
3.3.1 压控振荡器前仿真波形
3.3.2 压控振荡器调谐范围前仿真
3.3.3 压控振荡器相位噪声前仿真
3.3.4 压控振荡器工作电流前仿真
36GHz压控振荡器前仿真结果与设计指标对比"> 3.3.5 3236GHz压控振荡器前仿真结果与设计指标对比
3.4 本章小结
36GHz压控振荡器版图设计与路-场混合后仿真">4 3236GHz压控振荡器版图设计与路-场混合后仿真
4.1 版图设计考虑
4.1.1 天线效应
4.1.2 寄生效应
4.1.3 闩锁效应
4.1.4 电流密度
4.1.5 保护环
4.1.6 ESD保护
4.2 压控振荡器的版图设计
36GHz压控振荡器路-场混合后仿真"> 4.3 3236GHz压控振荡器路-场混合后仿真
4.3.1 压控振荡器路-场混合后仿真波形
4.3.2 压控振荡器路-场混合后仿真调谐范围
4.3.3 压控振荡器路-场混合后仿真相位噪声
4.3.4 压控振荡器路-场混合后仿真工作电流
36GHz压控振荡器路-场混合后仿真结果与设计指标对比"> 4.3.5 3236GHz压控振荡器路-场混合后仿真结果与设计指标对比
4.4 本章小结
5.压控振荡器芯片测试方案
5.1 测试仪器设备
5.2 测试方案
5.2.1 芯片焊盘定义与功能描述
5.2.2 线缆损耗测试
5.2.3 直流工作点测试
5.2.4 压控振荡器相位噪声测试
5.2.5 压控振荡器调谐范围测试
5.3 本章小结
6.工作总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
附件：攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
博士论文
[1]基于CMOS工艺的射频毫米波锁相环集成电路关键技术研究[D]. 刘法恩.东南大学 2015
硕士论文
[1]带频率自校准的低功耗频率综合器的研究和设计[D]. 李奈.复旦大学 2014
本文编号：2907040
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容与设计指标
1.3.1 研究内容
1.3.2 设计指标
1.4 论文组织
2.压控振荡器设计理论基础
2.1 振荡器基本原理
2.1.1 双端口反馈模型
2.1.2 单端口能量补偿模型
2.2 振荡器的种类
2.2.1 环形振荡器
2.2.2 LC交叉耦合振荡器
2.2.3 三点式振荡器
2.3 压控振荡器的数学模型
2.4 相位噪声
2.4.1 压控振荡器中的噪声源
2.4.2 相位噪声的概念
2.4.3 压控振荡器相位噪声模型
2.4.4 相位噪声优化技术
2.5 毫米波压控振荡器的设计难点
2.6 本章小结
36GHz压控振荡器设计">3 236GHz压控振荡器设计
3.1 0.13 μmSiGeBiCMOS工艺简介
3.1.1 0.13 μmSiGeBiCMOS工艺特点
3.1.2 0.13 μmSiGeBiCMOS工艺器件简介
36GHz压控振荡器设计"> 3.2 3236GHz压控振荡器设计
3.2.1 电路结构设计
3.2.2 片上电感设计
3.2.3 可变电容设计
3.2.4 缓冲电路设计
36GHz压控振荡器前仿真"> 3.3 3236GHz压控振荡器前仿真
3.3.1 压控振荡器前仿真波形
3.3.2 压控振荡器调谐范围前仿真
3.3.3 压控振荡器相位噪声前仿真
3.3.4 压控振荡器工作电流前仿真
36GHz压控振荡器前仿真结果与设计指标对比"> 3.3.5 3236GHz压控振荡器前仿真结果与设计指标对比
3.4 本章小结
36GHz压控振荡器版图设计与路-场混合后仿真">4 3236GHz压控振荡器版图设计与路-场混合后仿真
4.1 版图设计考虑
4.1.1 天线效应
4.1.2 寄生效应
4.1.3 闩锁效应
4.1.4 电流密度
4.1.5 保护环
4.1.6 ESD保护
4.2 压控振荡器的版图设计
36GHz压控振荡器路-场混合后仿真"> 4.3 3236GHz压控振荡器路-场混合后仿真
4.3.1 压控振荡器路-场混合后仿真波形
4.3.2 压控振荡器路-场混合后仿真调谐范围
4.3.3 压控振荡器路-场混合后仿真相位噪声
4.3.4 压控振荡器路-场混合后仿真工作电流
36GHz压控振荡器路-场混合后仿真结果与设计指标对比"> 4.3.5 3236GHz压控振荡器路-场混合后仿真结果与设计指标对比
4.4 本章小结
5.压控振荡器芯片测试方案
5.1 测试仪器设备
5.2 测试方案
5.2.1 芯片焊盘定义与功能描述
5.2.2 线缆损耗测试
5.2.3 直流工作点测试
5.2.4 压控振荡器相位噪声测试
5.2.5 压控振荡器调谐范围测试
5.3 本章小结
6.工作总结与展望
6.1 工作总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
附件：攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
博士论文
[1]基于CMOS工艺的射频毫米波锁相环集成电路关键技术研究[D]. 刘法恩.东南大学 2015
硕士论文
[1]带频率自校准的低功耗频率综合器的研究和设计[D]. 李奈.复旦大学 2014
本文编号：2907040
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2907040.html
