【摘要】：近十年來,隨著無線通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展,特別是移動互聯(lián)網(wǎng)和個人無線智能設(shè)備的興起,現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)對傳輸速率的要求越來越高,傳統(tǒng)的無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)和頻段已經(jīng)不能滿足未來無線通信系統(tǒng)的需求了。而當(dāng)前無線系統(tǒng)中使用的無線電頻譜,頻譜帶寬資源有限,嚴(yán)重制約著高速無線系統(tǒng)的進步。毫米波頻段作為一個新興的研究熱點,很多頻譜資源都還沒開發(fā)利用,在個人無線通信、生物醫(yī)療、成像以及制導(dǎo)等國防民生行業(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工藝的不斷進步,當(dāng)前基于CMOS工藝的毫米波芯片在性能上已經(jīng)達到甚至超過傳統(tǒng)III-V族毫米波電路,同時CMOS工藝具有面積小、功耗低以及成本低的優(yōu)點。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。在毫米波無線通信系統(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)提供一個本振信號。它的調(diào)諧范圍、相位噪聲、頻率穩(wěn)定度對于整個通信鏈路的質(zhì)量至關(guān)重要。本課題旨在設(shè)計基于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部分。首先本文對壓控振蕩器的基礎(chǔ)知識進行介紹,介紹振蕩器電路的兩個基本模型以及毫米波壓控振蕩器中的無源器件,從而引出在毫米波頻段,壓控振蕩器面對的挑戰(zhàn)以及設(shè)計思路。其次對壓控振蕩器電路的相位噪聲模型進行分析。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。從宏觀的角度更深刻地認識壓控振蕩器的相位噪聲來源。由此引出幾種改善壓控振蕩器相位噪聲的方法,從而設(shè)計出高性能的壓控振蕩器。最后本文基于90nm CMOS工藝設(shè)計了一款Q波段壓控振蕩器以及基于65nm CMOS工藝設(shè)計了一款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)計時提取寄生參數(shù)的方法,而采用HFSS對版圖進行后仿。V波段壓控振蕩器在吸取之前的經(jīng)驗的同時,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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN752
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本文編號：2575009