發(fā)布時間：2020-05-14 03:48

【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,人們對通信速率的要求日益增長。為了實現(xiàn)更高的通信速率,研究者們對硅基微波毫米波電路進行了大量深入的研究。功率放大器和低噪聲放大器作為無線收發(fā)系統(tǒng)的核心模塊,直接決定著整個系統(tǒng)的通信距離和數(shù)據(jù)率等關鍵性能指標。本文主要對硅基微波毫米波功率放大器和低噪聲放大器開展了深入研究。本文的主要研究工作如下:1.硅基毫米波功率放大器研究。分析了現(xiàn)有變壓器功率合成技術的優(yōu)缺點,提出了一種端口阻抗全平衡的變壓器合成網(wǎng)絡。該合成網(wǎng)絡的端口阻抗不平衡性小于8%,從而改善了多路功率放大器的合成效率�；谠摵铣山Y構設計了45GHz和60GHz功率放大器。放大器采用90nm CMOS工藝制造,45GHz放大器實現(xiàn)了21dBm的最大輸出功率和14.5%的漏極附加效率。60GHz放大器實現(xiàn)了21dBm的最大輸出功率和13.4%的漏極附加效率。2.硅基微波毫米波低噪聲放大器研究。分析了數(shù)種放大器結構的優(yōu)缺點,基于分析選擇交叉電容結構設計了一款Ku波段放大器。為了減小芯片面積,設計了基于矩形電感和變壓器的匹配網(wǎng)絡,使得放大器核心面積減小了幾乎一半。為了提高180nm CMOS晶體管在24GHz時的增益,提出了用于共源共柵放大器的增強型中和電容技術。該放大器實現(xiàn)了19.3dB的最大增益。在此基礎上,進一步研究了面向5G通信應用的38GHz低噪聲放大器。該放大器綜合利用了基于變壓器的跨導提高技術、中和電容技術以及變壓器反饋技術來同時改善電路功耗、增益以及噪聲性能。該放大器實現(xiàn)了31dB的增益和3.9dB的噪聲系數(shù)。進一步地,通過將該放大器與低相位誤差的衰減器聯(lián)合設計,從而實現(xiàn)了一款基于65nm CMOS工藝的可變增益放大器,其增益為21dB,增益調節(jié)范圍為0-31dB。3.基于之前的低噪聲放大器研究,研究設計了一款針對相控陣雷達的單通道接收前端芯片。該接收前端系統(tǒng)由三個Ku波段放大器、一個無源衰減器和一個無源移相器組成。應用變壓器和相位抵消電容分別減小了系統(tǒng)芯片面積和衰減附加相移。該系統(tǒng)實現(xiàn)了21dB的最大增益和6.7dB的最小噪聲。
【圖文】：

電子科技大學博士學位論文基微波毫米波放大器集成電路國內外研究現(xiàn)狀微波毫米波通信前端電路作為無線通信系統(tǒng)的核心組成部分，無線通信產(chǎn)業(yè)的基石，在無線通信研究過程中占據(jù)著重要的地位來，國內外廣大研究學者便著手展開了以硅基工藝為基礎的微端研究，并取得了豐碩的研究成果。對于其中的關鍵性模塊(功放大器)，更是給予了高度重視和密切關注�；⒉ê撩撞üβ史糯笃鲊鴥韧獍l(fā)展動態(tài)4 年，美國 IBM 公司 S. Reynolds 等人基于 0.12μm SiGe Bipolar60GHz 收發(fā)機芯片[10]，其中包含了一個二級級聯(lián)結構的差分功 所示。該差分放大器通過并聯(lián)兩個單端放大器實現(xiàn)，并采用片上配。工作電壓為 1.1V，該功率放大器整體功耗 130mW。在 61dB，，飽和輸出功率大于 11.8dBm，工作頻率覆蓋 55~65GHz。

更是給予了高度重視和密切關注。毫米波功率放大器國內外發(fā)展動態(tài)國 IBM 公司 S. Reynolds 等人基于 0.12μm SiGe收發(fā)機芯片[10]，其中包含了一個二級級聯(lián)結構的差分放大器通過并聯(lián)兩個單端放大器實現(xiàn)，并采作電壓為 1.1V，該功率放大器整體功耗 130mW和輸出功率大于 11.8dBm，工作頻率覆蓋 55~65圖 1-3 60GHz SiGe Bipolar 差分功率放大器[10]
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN40;TN722.75

【參考文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 劉智卿;硅基毫米波接收前端中放大器和混頻器集成電路研究[D];電子科技大學;2018年

相關碩士學位論文 前2條

1 張林;硅基毫米波衰減器集成電路研究[D];電子科技大學;2018年

2 賀平洋;基于40nm CMOS工藝的變壓器耦合毫米波功率放大器的設計[D];東南大學;2017年

本文編號：2662727