【摘要】：近十年來(lái),隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展,特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和個(gè)人無(wú)線(xiàn)智能設(shè)備的興起,現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)對(duì)傳輸速率的要求越來(lái)越高,傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)傳輸標(biāo)準(zhǔn)和頻段已經(jīng)不能滿(mǎn)足未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的需求了。而當(dāng)前無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中使用的無(wú)線(xiàn)電頻譜,頻譜帶寬資源有限,嚴(yán)重制約著高速無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的進(jìn)步。毫米波頻段作為一個(gè)新興的研究熱點(diǎn),很多頻譜資源都還沒(méi)開(kāi)發(fā)利用,在個(gè)人無(wú)線(xiàn)通信、生物醫(yī)療、成像以及制導(dǎo)等國(guó)防民生行業(yè)發(fā)展前景廣大,吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著CMOS工藝的不斷進(jìn)步,當(dāng)前基于CMOS工藝的毫米波芯片在性能上已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)傳統(tǒng)III-V族毫米波電路,同時(shí)CMOS工藝具有面積小、功耗低以及成本低的優(yōu)點(diǎn)。因此,高性能、高速率、低功耗的CMOS通信芯片的研究成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。在毫米波無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中,頻率源是通信設(shè)備中必不可少的器件,它旨在為收發(fā)系統(tǒng)提供一個(gè)本振信號(hào)。它的調(diào)諧范圍、相位噪聲、頻率穩(wěn)定度對(duì)于整個(gè)通信鏈路的質(zhì)量至關(guān)重要。本課題旨在設(shè)計(jì)基于CMOS工藝的低功耗、低相位噪聲的毫米波壓控振蕩器,本文主要分為以下幾個(gè)部分。首先本文對(duì)壓控振蕩器的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹,介紹振蕩器電路的兩個(gè)基本模型以及毫米波壓控振蕩器中的無(wú)源器件,從而引出在毫米波頻段,壓控振蕩器面對(duì)的挑戰(zhàn)以及設(shè)計(jì)思路。其次對(duì)壓控振蕩器電路的相位噪聲模型進(jìn)行分析。介紹現(xiàn)有的主要兩種相位噪聲模型,Lesson噪聲模型以及Hajimiri噪聲模型。從宏觀(guān)的角度更深刻地認(rèn)識(shí)壓控振蕩器的相位噪聲來(lái)源。由此引出幾種改善壓控振蕩器相位噪聲的方法,從而設(shè)計(jì)出高性能的壓控振蕩器。最后本文基于90nm CMOS工藝設(shè)計(jì)了一款Q波段壓控振蕩器以及基于65nm CMOS工藝設(shè)計(jì)了一款V波段壓控振蕩器。其中Q波段壓控振蕩器采用LC-tank結(jié)構(gòu),由于毫米波段寄生效應(yīng)較大,因此放棄了低頻段壓控振蕩器設(shè)計(jì)時(shí)提取寄生參數(shù)的方法,而采用HFSS對(duì)版圖進(jìn)行后仿。V波段壓控振蕩器在吸取之前的經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),引入Class-C和注入鎖定技術(shù)以改善相位噪聲。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN752
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本文編號(hào)：2575009