工作在毫米波頻段的射頻通訊系統(tǒng)是近年來的熱門研究方向。毫米波頻段的電磁波譜具有速率高、干擾少的特征,并且由于相關(guān)產(chǎn)品少,相關(guān)規(guī)定尚不健全,引發(fā)了各國對其的開發(fā)與研究。未來的5G通訊系統(tǒng)也將部分使用毫米波頻段來完成通訊,這也使得各大公司相互競爭其標準的制定。隨著CMOS工藝的特征頻率的不斷提高,原本必須使用化合物工藝來完成的毫米波射頻收發(fā)機的電路模塊,也能夠使用標準的CMOS工藝來完成。功率放大器是射頻發(fā)射機中的關(guān)鍵模塊,其性能制約著整體發(fā)射機的性能。但是CMOS工藝由于其耐壓能力與跨導(dǎo)等因素,導(dǎo)致基于其功率放大器的性能較弱。為了增強其性能,近年來涌現(xiàn)了多種技術(shù)手段,不斷挖掘CMOS工藝的潛能,使得毫米波功率放大器,乃至毫米波射頻收發(fā)機的實用性不斷增強。對于毫米波電路性能影響較大的片上變壓器,本文討論了其原理、技術(shù)指標以及HFSS軟件的建模、仿真的方法,并且對兩種主要類型的變壓器進行了改進,根據(jù)仿真結(jié)果比較其性能并總結(jié)了設(shè)計經(jīng)驗。本文基于40nm標準CMOS工藝,使用堆棧式的單級結(jié)構(gòu),設(shè)計了工作于160GHz的三級偽差分式功率放大器,并且使用了中和電容、片上變壓器等技術(shù)來提升其性能。對比常見的共源級功放,本文在設(shè)計過程中逐步引入多種技術(shù),以比較不同技術(shù)對最終性能的影響。在版圖設(shè)計中,著重注意了對稱性以及可能的寄生效應(yīng),使用了性能更好的通孔布局方案。最后的仿真結(jié)果表明,功放能在163.4GHz的頻率下達到最高增益17.57dB,并且擁有7.7GHz的3dB帶寬,其在160GHz下的飽和輸出功率為6.04dBm,輸入1dB壓縮點為-13.9dBm,直流功耗為141.2mA。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN722.75
【部分圖文】：

圖 2-1 射頻收發(fā)機系統(tǒng)示意圖照射頻前端的結(jié)構(gòu)分類，目前常用的結(jié)構(gòu)有超外差式和直接變頻式言，超外差式射頻發(fā)射機更為常用，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示：

圖 2-2 超外差式射頻發(fā)射機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)種發(fā)射機一般在數(shù)字域完成第一次上變頻操作，然后信號經(jīng)過混頻，經(jīng)過中頻濾波器來過濾其中的混疊信號。濾波后的信號與壓控振至載波頻段，再經(jīng)過鏡像抑制濾波器來濾除之前產(chǎn)生的鏡像信號與

直接變頻射頻發(fā)射機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 邸士偉;王碩;張健;劉昱;李志強;張海英;;基于中和電容的60GHz CMOS功率放大器設(shè)計[J];電子器件;2015年06期

2 呂劍鋒,孫虹;射頻功率放大器的穩(wěn)定性分析[J];國外電子測量技術(shù);2005年03期

本文編號：2822560