發(fā)布時間：2018-11-08 19:19

【摘要】：近年來,大數(shù)據(jù)、超高清視頻等有著大存儲量的技術(shù)得到高速發(fā)展,其對數(shù)據(jù)的無線傳輸提出了新的需求,現(xiàn)有的無線通信技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求,毫米波無線通信技術(shù),有著大寬帶的絕對優(yōu)勢使其成為未來民用通信的發(fā)展方向�，F(xiàn)有的毫米波通信幾乎都是滿足軍用需求,其成本高且不易被小型化,因此基于低成本的CMOS工藝得到廣泛關(guān)注。中國也提出基于45GHz的Q-LinkPan無線通信標(biāo)準(zhǔn),其相對于國際上廣泛采用的60GHz標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢在于大氣衰減較弱,易于長距離通信。本課題設(shè)計的上變頻混頻器和調(diào)制器正是應(yīng)用于45GHz頻段發(fā)射機中的重要模塊。本文在研究混頻器設(shè)計的基礎(chǔ)之上,著重研究了混頻器的快速簡單模型,其主要分析了混頻器各部分元件對混頻器的增益和三階交調(diào)量的關(guān)系,為混頻器的參數(shù)優(yōu)化提供了很大的幫助。文中也研究了一些特殊技術(shù)來提升基本的Gilbert混頻器的性能,包括Multi-tanh技術(shù)和負(fù)阻技術(shù),并對這些技術(shù)進(jìn)行了分析;在設(shè)計混頻器使用的巴倫時,為變壓器建立了六端口模型,并詳述設(shè)計匹配巴倫的方法,在此過程中也分析和改善了巴倫的平衡性問題;本文也設(shè)計了一個具有高隔離度的毫米波OOK調(diào)制器,并且應(yīng)用于發(fā)射機系統(tǒng)芯片中,其電路借鑒了基本雙柵混頻器結(jié)構(gòu),并研究了相關(guān)改進(jìn)技術(shù)來提高其隔離度。本文所有的電路設(shè)計都是采用臺積電CMOS 90nmRF 1P9M工藝。在設(shè)計過程中簡述了相關(guān)版圖的注意事項。上述的上邊頻混頻器最終仿真結(jié)果為:增益為5dB、中頻帶寬為4.3GHz、輸入三階交調(diào)點為0.89dBm、輸出1dB壓縮點為-3.5dBm。另外本文設(shè)計調(diào)制器最終結(jié)果為:增益為1.1dB、數(shù)據(jù)率3Gbps、輸出1dB壓縮點為0.85dBm、隔離度為65dB、功耗為64.8mW。在采用單端本振源的情況下其增益測試結(jié)果和仿真結(jié)果吻合,并且隔離度為24dB,已滿足系統(tǒng)的要求。最后采用該結(jié)構(gòu)調(diào)制器的發(fā)射機芯片的隔離度測試結(jié)果為40dB,與仿真結(jié)果有差異,并分析了其原因。
[Abstract]:In recent years, big data, ultra-high definition video and other technologies with large storage have been developed at a high speed, which has put forward a new demand for wireless transmission of data. The existing wireless communication technology has been far from being able to meet the needs of people. Millimeter wave wireless communication technology, with the absolute advantage of large broadband, makes it the future development direction of civil communications. The existing millimeter-wave communication almost meets the military demand, its cost is high and is not easy to be miniaturized, so the low-cost CMOS process has been paid more and more attention. China has also put forward the Q-LinkPan wireless communication standard based on 45GHz, which has the advantage of weak atmospheric attenuation and easy long distance communication compared with the widely used 60GHz standard in the world. The up-conversion mixer and modulator designed in this paper are the important modules used in 45GHz transmitter. On the basis of studying the design of mixer, this paper focuses on the fast simple model of mixer, which mainly analyzes the relationship between the gain of each part of mixer and the third order intermodulation. It provides a great help for the parameter optimization of mixer. This paper also studies some special techniques to improve the performance of basic Gilbert mixers, including Multi-tanh technology and negative resistance technology, and analyzes these technologies. In the design of Barron mixer, a six-port model is established for the transformer, and the method of matching Barron is described in detail. In the process, the balance of Balun is also analyzed and improved. In this paper, a millimeter-wave OOK modulator with high isolation is also designed and applied to the transmitter system chip. The circuit of this modulator is based on the basic dual-gate mixer structure, and the related improved techniques are studied to improve the isolation. All the circuit designs in this paper are based on TSMC CMOS 90nmRF 1P9M process. In the process of design, the attention of the relevant layout is briefly described. The simulation results are as follows: gain is 5 dB, if bandwidth is 4.3 GHz, input third-order crossover is 0.89 dBmand output 1dB compression point is -3.5 dBm. In addition, the final results of the proposed modulator are as follows: gain is 1.1 dB, data rate is 3 Gbps. the output 1dB compression point is 0.85 dBm, isolation is 65 dB, power consumption is 64.8 MW. In the case of single-ended local oscillator, the gain test results are in good agreement with the simulation results, and the isolation degree is 24dB, which meets the requirements of the system. Finally, the isolation test result of the transmitter chip with this structure modulator is 40 dB, which is different from the simulation result, and the reason is analyzed.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN773

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本文編號：2319418