基于CMOS工艺的太赫兹外差式混频器研究与设计
发布时间：2021-02-16 18:47
在电磁波频谱上,太赫兹波处于微波与红外光之间,由于太赫兹独特的位置及优势使得其在探测系统、无线通信、生物检测以及雷达探测等众多领域有着广泛的应用前景。作为太赫兹探测系统的关键模块,混频器的性能指标将直接影响探测质量。传统基于肖特基二极管的太赫兹混频器集成度低、成本高、无转换增益等局限性使得其应用市场较小。CMOS工艺因体积小、低成本、高集成度等优点使其成为太赫兹混频器电路的研究热点。本文针对CMOS自混频电路灵敏度低,输出零中频等问题,设计了CMOS太赫兹外差式混频器,创新性地提出将射频电感与片上天线合为一体,并对其进行理论分析与仿真设计。本文具体研究内容与方法如下:（1）基于单平衡混频器,研究外差式混频器电路结构,给出了外差式混频器的理论分析,并通过Cadence进行电路前仿真。（2）对所提出的电感与天线一体化模型分别进行电感模型、天线模型的设计与仿真,并从电磁场仿真结果上验证了此想法的合理性。（3）对外差式混频器进行版图绘制及电路后仿真,并对其中关键传输线进行电磁场仿真与优化。基于TSMC 65nm CMOS工艺,设计了外差式太赫兹混频器,使用ADS、HFSS、Cadence协同仿...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容概述与创新点
第二章 混频器基本原理
2.1 混频器基本原理
2.2 混频器分类
2.2.1 自混频
2.2.2 外差式混频器
2.3 混频器的主要性能指标
2.3.1 转换增益
2.3.2 噪声系数
2.3.3 线性度
2.3.4 电压响应度
2.4 本章小结
第三章 基于CMOS的太赫兹外差式混频器设计
3.1 设计指标与方案
3.2 混频模块设计
3.3 中频放大电路设计
3.4 仿真与分析
3.5 本章小结
第四章 太赫兹关键无源器件设计
4.1 电感设计
4.1.1 电感指标
4.1.2 片上螺旋电感设计
4.2 片上天线设计
4.2.1 天线基本参数
4.2.2 片上天线设计
4.3 天线与电感一体化设计
4.4 仿真与分析
4.5 本章小节
第五章 版图设计与后仿真
5.1 版图设计注意点
5.1.1 布局布线
5.1.2 寄生效应
5.1.3 版图对称性
5.1.4 天线效应
5.1.5 静电保护
5.2 混频器版图设计
5.3 后仿真与优化
5.4 本章小节
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间获得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Broadband 630-720 GHz Schottky Based Sub-Harmonic Mixer Using Intrinsic Resonances of Hammer-Head Filter[J]. Yue He,Yaoling Tian,Li Miao,Jun Jiang,XianJin Deng. 中国通信. 2019(02)
[2]太赫兹雷达技术的发展现状及其关键技术[J]. 宋崧,王学田,王伟,陈劫尘. 微波学报. 2018(S1)
[3]一种宽带接收机射频前端芯片设计[J]. 竺磊,吴俊杰,万川川,张浩. 微处理机. 2018(03)
[4]330 GHz砷化镓单片集成分谐波混频器[J]. 刘戈,张波,张立森,王俊龙,邢东,樊勇. 红外与毫米波学报. 2017(02)
[5]太赫兹技术及其在生物医学工程中的应用[J]. 侯海燕,符志鹏,李光大,杨建英,麻开旺. 生物医学工程学进展. 2015(02)
[6]太赫兹科学技术的综述[J]. 梁培龙,戴景民. 自动化技术与应用. 2015(06)
[7]太赫兹科学技术在生物医学中的应用研究[J]. 何明霞,陈涛. 电子测量与仪器学报. 2012(06)
[8]太赫兹极高分辨力雷达成像试验研究[J]. 蔡英武,杨陈,曾耿华,黄祥,王成,江舸,李如忠,陶荣辉,张健,周传明,姚军. 强激光与粒子束. 2012(01)
[9]Minkowski分形阅读器天线的研究与设计[J]. 曹磊,闫述,杨汉华. 电子测量技术. 2008(11)
[10]一种65nm CMOS互连线串扰分布式RLC解析模型（英文）[J]. 朱樟明,钱利波,杨银堂. 半导体学报. 2008(03)
本文编号：3036780
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容概述与创新点
第二章 混频器基本原理
2.1 混频器基本原理
2.2 混频器分类
2.2.1 自混频
2.2.2 外差式混频器
2.3 混频器的主要性能指标
2.3.1 转换增益
2.3.2 噪声系数
2.3.3 线性度
2.3.4 电压响应度
2.4 本章小结
第三章 基于CMOS的太赫兹外差式混频器设计
3.1 设计指标与方案
3.2 混频模块设计
3.3 中频放大电路设计
3.4 仿真与分析
3.5 本章小结
第四章 太赫兹关键无源器件设计
4.1 电感设计
4.1.1 电感指标
4.1.2 片上螺旋电感设计
4.2 片上天线设计
4.2.1 天线基本参数
4.2.2 片上天线设计
4.3 天线与电感一体化设计
4.4 仿真与分析
4.5 本章小节
第五章 版图设计与后仿真
5.1 版图设计注意点
5.1.1 布局布线
5.1.2 寄生效应
5.1.3 版图对称性
5.1.4 天线效应
5.1.5 静电保护
5.2 混频器版图设计
5.3 后仿真与优化
5.4 本章小节
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间获得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]A Broadband 630-720 GHz Schottky Based Sub-Harmonic Mixer Using Intrinsic Resonances of Hammer-Head Filter[J]. Yue He,Yaoling Tian,Li Miao,Jun Jiang,XianJin Deng. 中国通信. 2019(02)
[2]太赫兹雷达技术的发展现状及其关键技术[J]. 宋崧,王学田,王伟,陈劫尘. 微波学报. 2018(S1)
[3]一种宽带接收机射频前端芯片设计[J]. 竺磊,吴俊杰,万川川,张浩. 微处理机. 2018(03)
[4]330 GHz砷化镓单片集成分谐波混频器[J]. 刘戈,张波,张立森,王俊龙,邢东,樊勇. 红外与毫米波学报. 2017(02)
[5]太赫兹技术及其在生物医学工程中的应用[J]. 侯海燕,符志鹏,李光大,杨建英,麻开旺. 生物医学工程学进展. 2015(02)
[6]太赫兹科学技术的综述[J]. 梁培龙,戴景民. 自动化技术与应用. 2015(06)
[7]太赫兹科学技术在生物医学中的应用研究[J]. 何明霞,陈涛. 电子测量与仪器学报. 2012(06)
[8]太赫兹极高分辨力雷达成像试验研究[J]. 蔡英武,杨陈,曾耿华,黄祥,王成,江舸,李如忠,陶荣辉,张健,周传明,姚军. 强激光与粒子束. 2012(01)
[9]Minkowski分形阅读器天线的研究与设计[J]. 曹磊,闫述,杨汉华. 电子测量技术. 2008(11)
[10]一种65nm CMOS互连线串扰分布式RLC解析模型（英文）[J]. 朱樟明,钱利波,杨银堂. 半导体学报. 2008(03)
本文编号：3036780
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