毫米波低噪声放大器研究与设计
发布时间：2021-07-08 05:57
走进了互联网时代,人们日常生活发生了翻天覆地的变化。在互联网技术愈发便利生活的同时,对通信系统的传输速率的需求越来越高,这种日益增长的需求推动着无线通信技术的不断前进。毫米波频段拥有极为丰富的频谱资源和更高的传输速率,是无线通信技术发展的一个重要研究方向。而低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA）是通信系统接收机前端的关键电路。本文着眼于研究毫米波LNA,调研了国内外相关研究成果,总结梳理其研究现状、发展趋势、基本原理和相关理论,最后基于65 nm CMOS工艺设计了不同结构的两款140GHz低噪声放大器。本文首先概括了无线通信系统的发展历程,明确了对LNA的研究在现代无线通信技术发展的重要作用,总结了近年来相关文献所呈现的研究现状和发展趋势,阐述了论文的背景与意义。其次,本文简单分析了毫米波集成电路涉及到的一些器件特性基础,梳理总结了关于低噪声放大器的噪声理论、性能指标和主要电路结构,这是本文中电路设计的基础和理论指导。最后,本文详细介绍了所设计的两种140GHz LNA。在前述理论的基础上,首先完成的是140GHz共源LNA的设计与仿真。该电路采用五级级联的共...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１折叠结构电阻（９０°拐角）??
杭州电子科技大学硕士学位论文（或者多晶硅）、氧化层和衬底构成。ＭＯＳ电容的单位面积电容较大［１８］，故??应用于实现较大值的集成电容。在ＭＯＳＦＥＴ晶体管的不同工作状态中，强反??工作区有着最大的电容密度，这一特性的应用十分广泛。??可以看出，随着偏置电压的变化，ｐｎ结电容和ＭＯＳ电容的容值也会发生??变，这一特性可用于调谐电路中来改变电路的谐振状态，即容抗管。??ＭＭ电容本质上就是一个平板电容器，一般来说其两极板分别是较上层金??以及其一层只用来构成ＭＩＭ电容的特殊金属层，该层不能用作互连线［１９］，??ＭＩＭ电容只存在于部分ＣＭＯＳ工艺中，与标准数字ＣＭＯＳ工艺也不兼容。??图２．２所示，ＭＩＭ电容上下两极板的金属层距离很近，中间采用高介电常数??介质来达到较大的电容密度和较小的寄生效应，故ＭＩＭ电容是一种性能非??优良的电容器［１９］。??
方法就不再实用，需要引入传输线理论。??传输线理论是一种采用由独立的电阻、电容和电感组成的模型来等效和描??述微波、毫米波电路的分布参数电路理论［２１］，其模型示意图如图２．４所示。其??中０、是传输线的寄生阻抗，々、＆是传输线周围激发高频磁场磁能的存??储电感，Ｃ是传输线周围激发高频电场电能的存储电容，Ｇ是传输线两导体之??间的漏电导。图２．５是它的单元电路分析。??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一款130～140 GHz MMIC低噪声放大器[J]. 王雨桐,吴洪江,刘永强. 半导体技术. 2017(06)
[2]无线通信技术未来发展趋势分析[J]. 郭乐鑫. 现代商贸工业. 2016(22)
[3]CMOS毫米波亚毫米波集成电路研究进展[J]. 洪伟,陈继新,严蘋蘋,汤红军,章丽,候德彬,蒯振起,周健义,朱晓维,周后型,吴柯. 微波学报. 2010(04)
[4]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)
[5]CMOS低噪声放大器电路结构分析与设计[J]. 臧威,李绪诚,刘桥. 重庆工学院学报(自然科学版). 2008(04)
[6]未来无线通信展望[J]. 王艺,张忠培,吴伟陵. 现代电信科技. 2001(12)
博士论文
[1]电感电容压控振荡器[D]. 唐长文.复旦大学 2004
硕士论文
[1]60GHz毫米波通信前端集成技术研究[D]. 朱魏.杭州电子科技大学 2014
[2]基于Turbo码的人体通信信道技术研究[D]. 张俊.浙江大学 2012
[3]超宽带CMOS低噪声放大器设计[D]. 高阳.电子科技大学 2011
[4]基于CMOS工艺的超宽带低噪声放大器设计[D]. 徐洪波.西南交通大学 2010
[5]适用于无线局域网的CMOS低噪声放大器设计[D]. 关赫.西安电子科技大学 2009
[6]无线射频识别系统中振荡电路研究[D]. 幸小雷.北京交通大学 2008
[7]SiGe HBT的工艺集成设计[D]. 陈帆.上海交通大学 2007
[8]高速多板系统信号完整性建模与仿真技术研究[D]. 刘烨铭.国防科学技术大学 2007
[9]基于SiGe工艺的宽带低噪声放大器设计与实现[D]. 谢李萍.电子科技大学 2007
[10]4H-SiC埋沟MOSFET的高频小信号特性研究[D]. 柏凤华.西安电子科技大学 2007
本文编号：3270996
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１折叠结构电阻（９０°拐角）??
杭州电子科技大学硕士学位论文（或者多晶硅）、氧化层和衬底构成。ＭＯＳ电容的单位面积电容较大［１８］，故??应用于实现较大值的集成电容。在ＭＯＳＦＥＴ晶体管的不同工作状态中，强反??工作区有着最大的电容密度，这一特性的应用十分广泛。??可以看出，随着偏置电压的变化，ｐｎ结电容和ＭＯＳ电容的容值也会发生??变，这一特性可用于调谐电路中来改变电路的谐振状态，即容抗管。??ＭＭ电容本质上就是一个平板电容器，一般来说其两极板分别是较上层金??以及其一层只用来构成ＭＩＭ电容的特殊金属层，该层不能用作互连线［１９］，??ＭＩＭ电容只存在于部分ＣＭＯＳ工艺中，与标准数字ＣＭＯＳ工艺也不兼容。??图２．２所示，ＭＩＭ电容上下两极板的金属层距离很近，中间采用高介电常数??介质来达到较大的电容密度和较小的寄生效应，故ＭＩＭ电容是一种性能非??优良的电容器［１９］。??
方法就不再实用，需要引入传输线理论。??传输线理论是一种采用由独立的电阻、电容和电感组成的模型来等效和描??述微波、毫米波电路的分布参数电路理论［２１］，其模型示意图如图２．４所示。其??中０、是传输线的寄生阻抗，々、＆是传输线周围激发高频磁场磁能的存??储电感，Ｃ是传输线周围激发高频电场电能的存储电容，Ｇ是传输线两导体之??间的漏电导。图２．５是它的单元电路分析。??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一款130～140 GHz MMIC低噪声放大器[J]. 王雨桐,吴洪江,刘永强. 半导体技术. 2017(06)
[2]无线通信技术未来发展趋势分析[J]. 郭乐鑫. 现代商贸工业. 2016(22)
[3]CMOS毫米波亚毫米波集成电路研究进展[J]. 洪伟,陈继新,严蘋蘋,汤红军,章丽,候德彬,蒯振起,周健义,朱晓维,周后型,吴柯. 微波学报. 2010(04)
[4]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)
[5]CMOS低噪声放大器电路结构分析与设计[J]. 臧威,李绪诚,刘桥. 重庆工学院学报(自然科学版). 2008(04)
[6]未来无线通信展望[J]. 王艺,张忠培,吴伟陵. 现代电信科技. 2001(12)
博士论文
[1]电感电容压控振荡器[D]. 唐长文.复旦大学 2004
硕士论文
[1]60GHz毫米波通信前端集成技术研究[D]. 朱魏.杭州电子科技大学 2014
[2]基于Turbo码的人体通信信道技术研究[D]. 张俊.浙江大学 2012
[3]超宽带CMOS低噪声放大器设计[D]. 高阳.电子科技大学 2011
[4]基于CMOS工艺的超宽带低噪声放大器设计[D]. 徐洪波.西南交通大学 2010
[5]适用于无线局域网的CMOS低噪声放大器设计[D]. 关赫.西安电子科技大学 2009
[6]无线射频识别系统中振荡电路研究[D]. 幸小雷.北京交通大学 2008
[7]SiGe HBT的工艺集成设计[D]. 陈帆.上海交通大学 2007
[8]高速多板系统信号完整性建模与仿真技术研究[D]. 刘烨铭.国防科学技术大学 2007
[9]基于SiGe工艺的宽带低噪声放大器设计与实现[D]. 谢李萍.电子科技大学 2007
[10]4H-SiC埋沟MOSFET的高频小信号特性研究[D]. 柏凤华.西安电子科技大学 2007
本文编号：3270996
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