硅基微波毫米波衰减与限幅放大集成电路研究
发布时间：2021-07-08 12:45
随着现代通信技术及半导体工艺的发展,集成电路的研究显得越发重要。作为幅度控制电路,衰减器和放大器在通信系统中均有着广泛的运用。数字衰减器是有源相控阵雷达系统收发组件中的重要组成部分,并与数字移相器一起控制着雷达波束的大小和方向,因此研究数字衰减器并提高其性能对有源相控阵雷达系统有着重要的意义。而限幅放大器可运用在太赫兹接收机中,通常利用其对信号进行放大和限幅,从而完成对信号的整形和保护,以便驱动后级电路正常工作。本论文分成两个模块:分别是数字衰减集成电路和限幅放大集成电路。其中数字衰减集成电路部分包含两个子设计分别是Ku波段六位数字衰减器以及DC70GHz的超宽带五位数字衰减器。Ku波段六位数字衰减器,基于IBM 0.35μm的SiGe BiCMOS工艺进行设计,工作在1418GHz频段内,有六个不同的衰减单元构成,其衰减动态范围031.5dB,衰减步进0.5dB。该数字衰减器设计的重点在于:减小芯片面积,进行高精度衰减的同时保持较低的相对附加相移和插入损耗,因此在拓扑上选择了开关内嵌式结构来减小芯片面积,采用带有电感校...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有源相控阵系统的T/R组件框图
由于输入信号码型不同而导致的时钟信号幅度的变化；第三，可用作数据和时钟处理电路的输入、输出缓冲[6]。当限幅放大器作为太赫兹接收机中的整形放大模块时，必须具有宽频带、高增益、高速率等特性来满足接收机的整体性能要求，因此研究如何提高限幅放大器的增益，并拓展其工作频带成为了限幅放大器设计的重点[7]。1.2 数字衰减器和限幅放大器的国内外研究历史与现状面对无线通信系统高性能、高集成度、小型化的需求，数字衰减器整体性能指标朝着低插入损耗，低相对附加相移以及高衰减精度的方向发展。限幅放大器整体性能指标朝着宽频带，高带宽，高增益，低噪声，低功耗的方向发展[8-9]。2007 年，Byung-Wook Min 等人设计了一款 10~50GHz CMOS 分布式步进衰减器。该衰减器电路采用了 nMOS 管作为可变电阻控制衰减量，LC 等效传输线来提升带宽。电路的最大衰减动态范围为 11dB，衰减步进为 0.9dB，共 13 种衰减状态。在 DC~50GHz 频带内，相位均方根误差小于 3°，在 20GHz 的输入 P1dB 为5dBm, 芯片不包含 pad 的面积为 0.2*0.75mm2[10]。该分布式衰减器的拓扑结构与芯片实物图如图 1-2 所示。
第一章 绪论进为 0.5dB（共 64 种衰减状态）。在 8~12GHz 对应的幅度均方根误差（RMS）小于 0.4dB，相位均方根误差小于 2°。在 10GHz 处的插入损耗为 10.5dB，1dB 压缩点为 13dBm，总的芯片尺寸为 1.25*0.4mm2，不包含 pad 的面积为 0.67*0.5mm2[11]。该数字衰减器的拓扑结构与芯片实物图如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]0.18μm CMOS 10Gb/s光接收机限幅放大器[J]. 金杰,冯军,盛志伟,王志功. 电子学报. 2004(08)
博士论文
[1]10Gb/s单片OEIC光接收机及限幅放大器的研制[D]. 范超.电子科技大学 2009
硕士论文
[1]片上传输线模型与GaN HEMT小信号模型研究[D]. 姚翠翠.中国科学技术大学 2015
[2]基于BiCMOS工艺的分布式衰减器研究和设计[D]. 李红云.西安电子科技大学 2014
[3]超宽带低相移五位数控衰减器的研究和设计[D]. 李宇昂.西安电子科技大学 2013
[4]基于0.18um CMOS RF工艺的宽带限幅放大器设计[D]. 王伟明.厦门大学 2009
本文编号：3271595
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有源相控阵系统的T/R组件框图
由于输入信号码型不同而导致的时钟信号幅度的变化；第三，可用作数据和时钟处理电路的输入、输出缓冲[6]。当限幅放大器作为太赫兹接收机中的整形放大模块时，必须具有宽频带、高增益、高速率等特性来满足接收机的整体性能要求，因此研究如何提高限幅放大器的增益，并拓展其工作频带成为了限幅放大器设计的重点[7]。1.2 数字衰减器和限幅放大器的国内外研究历史与现状面对无线通信系统高性能、高集成度、小型化的需求，数字衰减器整体性能指标朝着低插入损耗，低相对附加相移以及高衰减精度的方向发展。限幅放大器整体性能指标朝着宽频带，高带宽，高增益，低噪声，低功耗的方向发展[8-9]。2007 年，Byung-Wook Min 等人设计了一款 10~50GHz CMOS 分布式步进衰减器。该衰减器电路采用了 nMOS 管作为可变电阻控制衰减量，LC 等效传输线来提升带宽。电路的最大衰减动态范围为 11dB，衰减步进为 0.9dB，共 13 种衰减状态。在 DC~50GHz 频带内，相位均方根误差小于 3°，在 20GHz 的输入 P1dB 为5dBm, 芯片不包含 pad 的面积为 0.2*0.75mm2[10]。该分布式衰减器的拓扑结构与芯片实物图如图 1-2 所示。
第一章 绪论进为 0.5dB（共 64 种衰减状态）。在 8~12GHz 对应的幅度均方根误差（RMS）小于 0.4dB，相位均方根误差小于 2°。在 10GHz 处的插入损耗为 10.5dB，1dB 压缩点为 13dBm，总的芯片尺寸为 1.25*0.4mm2，不包含 pad 的面积为 0.67*0.5mm2[11]。该数字衰减器的拓扑结构与芯片实物图如图 1-3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]0.18μm CMOS 10Gb/s光接收机限幅放大器[J]. 金杰,冯军,盛志伟,王志功. 电子学报. 2004(08)
博士论文
[1]10Gb/s单片OEIC光接收机及限幅放大器的研制[D]. 范超.电子科技大学 2009
硕士论文
[1]片上传输线模型与GaN HEMT小信号模型研究[D]. 姚翠翠.中国科学技术大学 2015
[2]基于BiCMOS工艺的分布式衰减器研究和设计[D]. 李红云.西安电子科技大学 2014
[3]超宽带低相移五位数控衰减器的研究和设计[D]. 李宇昂.西安电子科技大学 2013
[4]基于0.18um CMOS RF工艺的宽带限幅放大器设计[D]. 王伟明.厦门大学 2009
本文编号：3271595
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