基于CMOS工艺的四倍频器设计

发布时间：2021-02-07 11:15

　　随着无线通信的快速发展,工作频率也不断的往高频扩展。在集成电路工艺领域,CMOS工艺凭借其低成本、低功耗、高集成度的优势逐渐占据了主导地位。但是在毫米波无线通信应用中,通常难以获得稳定的、性能良好的信号源,采用倍频电路来降低本振信号源的要求已成为一种常用的解决方法。因而,设计低损耗的宽带倍频器对毫米波电路的研究及发展具有重要意义。本文基于65-nm CMOS工艺,设计了一款具有功率放大D波段毫米波四倍频电路。首先,本文通过调研近几年毫米波频段的四倍频器及放大器相关文献,总结电路所采用结构及性能。然后介绍了电路设计中所用到的无源器件,包括微带线、片上电感、电容及无源巴伦,并对比几种不同结构的巴伦的特点和优缺点。根据设计方案,本文基于65-nm CMOS工艺设计了一款具有高转换增益的140GHz四倍频电路,主要工作包括两个二倍频电路和驱动放大器的设计。该电路通过一个60～80GHz的二倍频电路和120～160GHz的二倍频电路级联实现四倍频功能,且二倍频电路均采用具有基波抑制功能的单平衡结构。在第一级倍频电路输出端级连单级放大电路来驱动后级倍频器,以获得较好的倍频增益。除此之外,该电路采用... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．３?５７ＧＨｚ四倍频器原理图及版图??

（ａ）改进型吉尔伯特拓扑结构?（ｂ）四倍频器芯片版图??图１．４?１００－１４０ＧＨＺ四倍频器拓扑图及版图??２〇丨６年，帕维亚大学Ｌｏｒｅｎｚｏ?Ｉｏｔｔｉ等人在５５－ｎｍ?ＢｉＣＭＯＳ工艺上设计了一??款四倍频电路［１７］。电路的输出频率为７４？８４ＧＨｚ，四次谐波的增益为－８ｄＢ，各次??谐波的抑制都大于４５ｄＢ，直流功耗为７ｍＷ，芯片面积为０．０８ｍｍ２。??２０１２年，南洋理工大学Ｙｏｎｇ?Ｗａｎｇ等人在１３０－ｎｍ?ＳｉＧｅ?ＢｉＣＭＯＳ工艺设计??出了?１２７？１３１ＧＨｚ的四倍频器［１８】。电路四次谐波增益为０．６ｄＢ，直流功耗为??３５．２ｍＷ。??２０１５年，Ａｌｉｃｅ?Ｂｏｓｓｕｅｔ等人采用５５－ｎｍ?ＢｉＣＭＯＳ工艺设计出频率为??１３０？１５０ＧＨｚ的四倍频电路，图１．３为其电路结构及版图Ｍ。电路的四次谐波增??益为－２ｄＢ

（ａ）改进型吉尔伯特拓扑结构?（ｂ）四倍频器芯片版图??图１．４?１００－１４０ＧＨＺ四倍频器拓扑图及版图??２〇丨６年，帕维亚大学Ｌｏｒｅｎｚｏ?Ｉｏｔｔｉ等人在５５－ｎｍ?ＢｉＣＭＯＳ工艺上设计了一??款四倍频电路［１７］。电路的输出频率为７４？８４ＧＨｚ，四次谐波的增益为－８ｄＢ，各次??谐波的抑制都大于４５ｄＢ，直流功耗为７ｍＷ，芯片面积为０．０８ｍｍ２。??２０１２年，南洋理工大学Ｙｏｎｇ?Ｗａｎｇ等人在１３０－ｎｍ?ＳｉＧｅ?ＢｉＣＭＯＳ工艺设计??出了?１２７？１３１ＧＨｚ的四倍频器［１８】。电路四次谐波增益为０．６ｄＢ，直流功耗为??３５．２ｍＷ。??２０１５年，Ａｌｉｃｅ?Ｂｏｓｓｕｅｔ等人采用５５－ｎｍ?ＢｉＣＭＯＳ工艺设计出频率为??１３０？１５０ＧＨｚ的四倍频电路，图１．３为其电路结构及版图Ｍ。电路的四次谐波增??益为－２ｄＢ

【参考文献】：
期刊论文
[1]毫米波二倍频器的研究与设计[J]. 张倩,孙玲玲,文进才.  杭州电子科技大学学报. 2013(06)
[2]单片毫米波CMOS集成电路技术发展动态[J]. 彭洋洋,吴文光,王肖莹,隋文泉.  微电子学. 2009(05)
[3]毫米波对微循环影响的临床观察[J]. 曾祥元,陈莉,李晓萍,张平.  微循环技术杂志. 1997(01)

博士论文
[1]60GHz CMOS发射机的设计与实现[D]. 陈林辉.东南大学 2015

硕士论文
[1]基于化合物器件的毫米波倍频器研究与设计[D]. 吴霆.杭州电子科技大学 2015



本文编号：3022140