基于CMOS工艺的毫米波接收机的研究与设计

发布时间：2021-02-17 23:51

　　毫米波电路无论是在未来的无线通信还是雷达领域,都很具研究前景和价值。而先进的CMOS工艺已经具有应用在毫米波电路的潜力。因此,本文主要探索了基于CMOS工艺的毫米波接收机的设计方法,重点研究了毫米波频率的CMOS晶体管、片上无源器件、低噪声放大器以及接收机的设计思路和优化方法。首先,本文研究了毫米波频率的CMOS晶体管设计。本文详细讨论了晶体管的增益和噪声性能,重点分析了栅电阻对增益和噪声的影响,在此基础上优化了晶体管的设计。然后,本文分析了晶体管的稳定性,引入了中和技术提高晶体管的稳定性,同时也讨论了中和技术的局限。然后,本文详细讨论了毫米波电路中常用的无源器件的设计和优化,包括电容、电感、传输线和变压器,et al。其中,本文着重比较了常用的传输线和变压器结构的特点和性能,研究了传输线和变压器的设计和优化方法,为之后的低噪声放大器设计提供了基础。随后,本文在前面对晶体管和无源器件的分析的基础上,研究了应用于77-GHz汽车雷达系统的低噪声放大器设计。本文首先讨论了低噪声放大器的相关原理与主要结构,确定了三级伪差分共源放大器的拓扑。每级放大器中,本文引入了中和电容提高放大器的增益和稳... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

毫米波频段的主要应用

米波 LNA 的设计主要利用片上传输线来实现匹配网络以及负载网络片面积，也存在这带宽和损耗的限制，但是传输线设计简便，并且其至今仍然被广泛地应用在毫米波 LNA 的设计中。文献[12–16]中发表的用，其噪声系数大约为 6-8 dB。湾大学的 Han-Chih Yeh 等人在 LNA 的设计中，引入了磁耦合效应，匹配网络，从而扩展了 LNA 的带宽[17]。2015 年，德国德累斯顿理一款基于 28-nm 数字 CMOS 工艺的毫米波 LNA[18]。在论文中，他们所面临的主要挑战，并针对有源器件和无源器件的优化进行了深入分以及深入的优化设计方法，该 LNA 能够在 60 GHz 实现 4 dB 的噪声分校的 Shita Guo 等人则进一步将磁耦合效应应用在 LNA 中，实现进一步提高了 LNA 的增益和噪声性能[19]。该 LNA 基于 65-nmCMOS 的噪声系数。同年，来自比利时鲁汶大学的 Marco Vigilante[20]以及来hagavatula[21]等人则在毫米波 LNA 的设计中采用了差分结构，并引入一步扩展了 LNA 的带宽。但是，在增大带宽的同时，文献[20]和[23][20]的 LNA 在频段内的最低噪声系数为 6.4 dB（@82 GHz）。

晶体管小信号等效电路拓扑如图2.1所示，在射频/毫米波频段，晶体管的本征模型（IntrinsicModel）中需要考虑栅-漏电容C和


本文编号：3038734