應用于超寬帶毫米波頻率源的32-36GHz VCO設計
發(fā)布時間：2020-12-09 14:54
隨著通信技術的發(fā)展和通信需求的不斷增長,傳統(tǒng)的無線傳輸標準和頻段難以滿足未來通信系統(tǒng)的需求。毫米波頻段有著豐富的頻譜資源,在未來5G通信系統(tǒng)、生物醫(yī)療以及雷達等領域有著廣闊的應用前景。在無線通信系統(tǒng)中,頻率源是不可或缺的關鍵器件,頻率源為無線系統(tǒng)提供本振信號,其調諧范圍、相位噪聲對整個通信系統(tǒng)的信道質量有著極其重要的影響。毫米波頻段,鎖相環(huán)是常見的頻率源結構。隨著SiGe BiCMOS工藝的不斷進步,其性能得到了極大的提高,同時保留了CMOS工藝低功耗、高集成度的優(yōu)點。采用SiGe BiCMOS工藝設計高性能、低功耗的頻率源芯片已經成為當前的一大研究熱點。壓控振蕩器（Voltage-Controlled Oscillator,VCO）是頻率源的核心元件之一,設計寬調諧范圍、低相位噪聲的壓控振蕩器具有很強的現實意義和研究價值。論文采用0.13μm SiGe BiCMOS工藝設計應用于超寬帶毫米波頻率源的3236GHz壓控振蕩器。由于工藝庫中提供的電感在毫米波頻段性能難以滿足設計需要,本文對片上電感進行了設計和仿真。壓控振蕩器采用差分Colpitts振蕩器結構,應用提...
【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：87 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1.緒論
1.1 課題背景與意義
1.2 國內外研究現狀
1.3 研究內容與設計指標
1.3.1 研究內容
1.3.2 設計指標
1.4 論文組織
2.壓控振蕩器設計理論基礎
2.1 振蕩器基本原理
2.1.1 雙端口反饋模型
2.1.2 單端口能量補償模型
2.2 振蕩器的種類
2.2.1 環(huán)形振蕩器
2.2.2 LC交叉耦合振蕩器
2.2.3 三點式振蕩器
2.3 壓控振蕩器的數學模型
2.4 相位噪聲
2.4.1 壓控振蕩器中的噪聲源
2.4.2 相位噪聲的概念
2.4.3 壓控振蕩器相位噪聲模型
2.4.4 相位噪聲優(yōu)化技術
2.5 毫米波壓控振蕩器的設計難點
2.6 本章小結
36GHz壓控振蕩器設計">3 236GHz壓控振蕩器設計
3.1 0.13 μmSiGeBiCMOS工藝簡介
3.1.1 0.13 μmSiGeBiCMOS工藝特點
3.1.2 0.13 μmSiGeBiCMOS工藝器件簡介
36GHz壓控振蕩器設計"> 3.2 3236GHz壓控振蕩器設計
3.2.1 電路結構設計
3.2.2 片上電感設計
3.2.3 可變電容設計
3.2.4 緩沖電路設計
36GHz壓控振蕩器前仿真"> 3.3 3236GHz壓控振蕩器前仿真
3.3.1 壓控振蕩器前仿真波形
3.3.2 壓控振蕩器調諧范圍前仿真
3.3.3 壓控振蕩器相位噪聲前仿真
3.3.4 壓控振蕩器工作電流前仿真
36GHz壓控振蕩器前仿真結果與設計指標對比"> 3.3.5 3236GHz壓控振蕩器前仿真結果與設計指標對比
3.4 本章小結
36GHz壓控振蕩器版圖設計與路-場混合后仿真">4 3236GHz壓控振蕩器版圖設計與路-場混合后仿真
4.1 版圖設計考慮
4.1.1 天線效應
4.1.2 寄生效應
4.1.3 閂鎖效應
4.1.4 電流密度
4.1.5 保護環(huán)
4.1.6 ESD保護
4.2 壓控振蕩器的版圖設計
36GHz壓控振蕩器路-場混合后仿真"> 4.3 3236GHz壓控振蕩器路-場混合后仿真
4.3.1 壓控振蕩器路-場混合后仿真波形
4.3.2 壓控振蕩器路-場混合后仿真調諧范圍
4.3.3 壓控振蕩器路-場混合后仿真相位噪聲
4.3.4 壓控振蕩器路-場混合后仿真工作電流
36GHz壓控振蕩器路-場混合后仿真結果與設計指標對比"> 4.3.5 3236GHz壓控振蕩器路-場混合后仿真結果與設計指標對比
4.4 本章小結
5.壓控振蕩器芯片測試方案
5.1 測試儀器設備
5.2 測試方案
5.2.1 芯片焊盤定義與功能描述
5.2.2 線纜損耗測試
5.2.3 直流工作點測試
5.2.4 壓控振蕩器相位噪聲測試
5.2.5 壓控振蕩器調諧范圍測試
5.3 本章小結
6.工作總結與展望
6.1 工作總結
6.2 工作展望
參考文獻
致謝
附件：攻讀碩士期間發(fā)表的論文
【參考文獻】：
博士論文
[1]基于CMOS工藝的射頻毫米波鎖相環(huán)集成電路關鍵技術研究[D]. 劉法恩.東南大學 2015
碩士論文
[1]帶頻率自校準的低功耗頻率綜合器的研究和設計[D]. 李奈.復旦大學 2014
本文編號：2907040
【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：87 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1.緒論
1.1 課題背景與意義
1.2 國內外研究現狀
1.3 研究內容與設計指標
1.3.1 研究內容
1.3.2 設計指標
1.4 論文組織
2.壓控振蕩器設計理論基礎
2.1 振蕩器基本原理
2.1.1 雙端口反饋模型
2.1.2 單端口能量補償模型
2.2 振蕩器的種類
2.2.1 環(huán)形振蕩器
2.2.2 LC交叉耦合振蕩器
2.2.3 三點式振蕩器
2.3 壓控振蕩器的數學模型
2.4 相位噪聲
2.4.1 壓控振蕩器中的噪聲源
2.4.2 相位噪聲的概念
2.4.3 壓控振蕩器相位噪聲模型
2.4.4 相位噪聲優(yōu)化技術
2.5 毫米波壓控振蕩器的設計難點
2.6 本章小結
36GHz壓控振蕩器設計">3 236GHz壓控振蕩器設計
3.1 0.13 μmSiGeBiCMOS工藝簡介
3.1.1 0.13 μmSiGeBiCMOS工藝特點
3.1.2 0.13 μmSiGeBiCMOS工藝器件簡介
36GHz壓控振蕩器設計"> 3.2 3236GHz壓控振蕩器設計
3.2.1 電路結構設計
3.2.2 片上電感設計
3.2.3 可變電容設計
3.2.4 緩沖電路設計
36GHz壓控振蕩器前仿真"> 3.3 3236GHz壓控振蕩器前仿真
3.3.1 壓控振蕩器前仿真波形
3.3.2 壓控振蕩器調諧范圍前仿真
3.3.3 壓控振蕩器相位噪聲前仿真
3.3.4 壓控振蕩器工作電流前仿真
36GHz壓控振蕩器前仿真結果與設計指標對比"> 3.3.5 3236GHz壓控振蕩器前仿真結果與設計指標對比
3.4 本章小結
36GHz壓控振蕩器版圖設計與路-場混合后仿真">4 3236GHz壓控振蕩器版圖設計與路-場混合后仿真
4.1 版圖設計考慮
4.1.1 天線效應
4.1.2 寄生效應
4.1.3 閂鎖效應
4.1.4 電流密度
4.1.5 保護環(huán)
4.1.6 ESD保護
4.2 壓控振蕩器的版圖設計
36GHz壓控振蕩器路-場混合后仿真"> 4.3 3236GHz壓控振蕩器路-場混合后仿真
4.3.1 壓控振蕩器路-場混合后仿真波形
4.3.2 壓控振蕩器路-場混合后仿真調諧范圍
4.3.3 壓控振蕩器路-場混合后仿真相位噪聲
4.3.4 壓控振蕩器路-場混合后仿真工作電流
36GHz壓控振蕩器路-場混合后仿真結果與設計指標對比"> 4.3.5 3236GHz壓控振蕩器路-場混合后仿真結果與設計指標對比
4.4 本章小結
5.壓控振蕩器芯片測試方案
5.1 測試儀器設備
5.2 測試方案
5.2.1 芯片焊盤定義與功能描述
5.2.2 線纜損耗測試
5.2.3 直流工作點測試
5.2.4 壓控振蕩器相位噪聲測試
5.2.5 壓控振蕩器調諧范圍測試
5.3 本章小結
6.工作總結與展望
6.1 工作總結
6.2 工作展望
參考文獻
致謝
附件：攻讀碩士期間發(fā)表的論文
【參考文獻】：
博士論文
[1]基于CMOS工藝的射頻毫米波鎖相環(huán)集成電路關鍵技術研究[D]. 劉法恩.東南大學 2015
碩士論文
[1]帶頻率自校準的低功耗頻率綜合器的研究和設計[D]. 李奈.復旦大學 2014
本文編號：2907040
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2907040.html
