【摘要】：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,人們對(duì)通信速率的要求日益增長(zhǎng)。為了實(shí)現(xiàn)更高的通信速率,研究者們對(duì)硅基微波毫米波電路進(jìn)行了大量深入的研究。功率放大器和低噪聲放大器作為無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)的核心模塊,直接決定著整個(gè)系統(tǒng)的通信距離和數(shù)據(jù)率等關(guān)鍵性能指標(biāo)。本文主要對(duì)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(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種端口阻抗全平衡的變壓器合成網(wǎng)絡(luò)。該合成網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),基于分析選擇交叉電容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一款Ku波段放大器。為了減小芯片面積,設(shè)計(jì)了基于矩形電感和變壓器的匹配網(wǎng)絡(luò),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(shí)的增益,提出了用于共源共柵放大器的增強(qiáng)型中和電容技術(shù)。該放大器實(shí)現(xiàn)了19.3dB的最大增益。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了面向5G通信應(yīng)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(dǎo)提高技術(shù)、中和電容技術(shù)以及變壓器反饋技術(shù)來(lái)同時(shí)改善電路功耗、增益以及噪聲性能。該放大器實(shí)現(xiàn)了31dB的增益和3.9dB的噪聲系數(shù)。進(jìn)一步地,通過(guò)將該放大器與低相位誤差的衰減器聯(lián)合設(shè)計(jì),從而實(shí)現(xiàn)了一款基于65nm CMOS工藝的可變?cè)鲆娣糯笃?其增益為21dB,增益調(diào)節(jié)范圍為0-31dB。3.基于之前的低噪聲放大器研究,研究設(shè)計(jì)了一款針對(duì)相控陣?yán)走_(dá)的單通道接收前端芯片。該接收前端系統(tǒng)由三個(gè)Ku波段放大器、一個(gè)無(wú)源衰減器和一個(gè)無(wú)源移相器組成。應(yīng)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(shí)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(xué)博士學(xué)位論文基微波毫米波放大器集成電路國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀微波毫米波通信前端電路作為無(wú)線通信系統(tǒng)的核心組成部分，無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的基石，在無(wú)線通信研究過(guò)程中占據(jù)著重要的地位來(lái)，國(guó)內(nèi)外廣大研究學(xué)者便著手展開了以硅基工藝為基礎(chǔ)的微端研究，并取得了豐碩的研究成果。對(duì)于其中的關(guān)鍵性模塊(功放大器)，更是給予了高度重視和密切關(guān)注�；⒉ê撩撞üβ史糯笃鲊�(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)4 年，美國(guó) IBM 公司 S. Reynolds 等人基于 0.12μm SiGe Bipolar60GHz 收發(fā)機(jī)芯片[10]，其中包含了一個(gè)二級(jí)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的差分功 所示。該差分放大器通過(guò)并聯(lián)兩個(gè)單端放大器實(shí)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(guān)注。毫米波功率放大器國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)國(guó) IBM 公司 S. Reynolds 等人基于 0.12μm SiGe收發(fā)機(jī)芯片[10]，其中包含了一個(gè)二級(jí)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的差分放大器通過(guò)并聯(lián)兩個(gè)單端放大器實(shí)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(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN40;TN722.75

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)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(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)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(xué);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(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2662727