CMOS毫米波混频器芯片研究

发布时间：2023-11-30 17:48

　　近几十年来,无线通信技术的飞速发展离不开射频前端芯片的探索与研究,而起到频谱搬移作用的混频器模块又是射频收发系统中不可或缺的部分。同时,硅基CMOS集成电路以其低成本,高集成度等优势也备受关注,因此本文针对硅基CMOS工艺混频器模块进行了深入研究。首先,本文对混频器的基础知识进行了介绍与分析,包含其工作原理,分类,性能指标等,为之后的设计奠定一定的基础。其次,本文针对混频器一般性结构的增益、线性度和噪声,分别进行了定量或者定性分析,然后为满足不同应用场景下的需求,介绍了针对不同性能指标的优化结构,对混频器更深一步的探索研究。通过之前知识理论的积累,本文对应用于第五代移动通信场景下的射频前端芯片混频器模块进行了研究与设计。为解决发射机系统大功率输入信号方面的需求,混频器设计引入新型线性化结构,即采用共源和共栅两路跨导级结构并联来抵消三阶非线性项,与此同时结合使用源退化电感来进一步提高混频器的线性度。此外,在本振端口采用TIA结构来保证混频器的性能在本振功率变化时,在合理的范围内波动。最终实现本振(LO)功率0dBm,中频(IF)频率2.5GHz,LO频率9GHz时,其输入1dB压缩点(I...

【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 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要研究工作
    1.4 论文章节概要
第二章 混频器基础知识
    2.1 混频器工作原理
    2.2 混频器分类
        2.2.1 无源与有源混频器
        2.2.2 单端、单平衡和双平衡结构
    2.3 性能指标
        2.3.1 线性度
        2.3.2 增益
        2.3.3 噪声
        2.3.4 端口隔离度
        2.3.5 功耗和带宽
    2.4 本章小结
第三章 CMOS混频器改进结构
    3.1 经典Gilbert混频器分析
        3.1.1 增益分析
        3.1.2 线性度分析
        3.1.3 噪声分析
    3.2 线性化技术
        3.2.1 源极负反馈技术
        3.2.2 导数叠加技术
    3.3 增益增强技术
        3.3.1 电流注入技术
        3.3.2 等效跨导提高技术
    3.4 减小噪声技术
    3.5 本章小结
第四章 面向5G移动通信应用的上变频混频器研究与设计
    4.1 5G通信收发前端芯片简介
    4.2 高线性低电压上变频混频器设计
        4.2.1 混频器主体电路分析
        4.2.2 本振buffer设计和整体电路结构
        4.2.3 版图布局与规划
        4.2.4 后仿与器件参数确定
    4.3 后仿真结果
    4.4 本章小结
第五章 K波段汽车雷达中的下变频混频器
    5.1 汽车雷达射频前端系统简介
    5.2 低转换损耗高隔离度环形混频器设计
        5.2.1 环形混频器电路分析
        5.2.2 本振端口匹配网络设计
        5.2.3 版图布局与规划
        5.2.4 后仿与结果
        5.2.5 混频器单模块设计
    5.3 环形无源混频器优化设计
        5.3.1 噪声系数优化
        5.3.2 本振端口匹配网络
        5.3.3 版图与后仿结果
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3868936