無線技術(shù)快速發(fā)展使得相控陣技術(shù)、5G通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等成為研究的熱點(diǎn)。作為這些前沿技術(shù)中不可缺少的關(guān)鍵模塊,射頻前端芯片影響著無線系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。硅基集成電路由于其低成本、低功耗和高集成度的優(yōu)勢,在微波毫米波領(lǐng)域中受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。為實現(xiàn)射頻前端芯片中大范圍和精確的幅度控制,本文針對硅基毫米波衰減器開展了深入的研究,對于提升射頻前端芯片的性能具有重要意義。首先,本文介紹和分析了集成電路中衰減器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理;并研究了衰減器中的關(guān)鍵技術(shù),包括降低附加相移、減小插損、提高線性度等,為硅基毫米波衰減器的設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。基于CMOS晶體管的器件寄生參數(shù)模型,本文深入分析了硅基衰減器附加相移產(chǎn)生的原因,并分析了現(xiàn)有技術(shù)的局限性,從而提出了利用尾電容降低附加相移的方法。并聯(lián)在衰減支路上的尾電容構(gòu)成了一個低通濾波器,對衰減態(tài)的相位起到了補(bǔ)償作用,從而降低相移。為了驗證尾電容的作用,本文采用尾電容開關(guān)內(nèi)嵌式衰減器結(jié)構(gòu),基于標(biāo)準(zhǔn)CMOS 180nm工藝設(shè)計了一款工作于K波段的6位低相移衰減器,其衰減步進(jìn)為0.5dB,最大衰減量為31.5dB,共有64個工作狀態(tài),在測試中,其RMS附... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

信號在大氣中的衰減隨頻率變化

（a） （b）圖 3-5 （a）兩個狀態(tài)下的傳輸相位 （b）附加相移為了使得本章要設(shè)計的 K 波段的衰減器也能達(dá)到較小的相移，借鑒濾波器的相位調(diào)制的特性，本文提出了“尾電容”結(jié)構(gòu)。如圖 3-6（a）所示，傳統(tǒng) T 型結(jié)構(gòu)在并聯(lián)支路上引入了一個電容 CT，稱之為尾電容。圖 3-6（b）和圖 3-6（c）分別是提出的 T 型結(jié)構(gòu)在參考態(tài)和衰減態(tài)時的等效電路，引入的尾電容和衰減支路中的電阻構(gòu)成了一個低通 RC 濾波器，可以利用其低通濾波的特性來補(bǔ)償衰減態(tài)的傳輸相位。接下來將對“尾電容”的工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析。RGRGRpRBRBVCVCRsRsM1M2RpRsRsRonCoffRpRsRsRonCoff

圖 3-8 式 3-21 中輸出隨角頻率的變化圖像 圖 3-9 RC 濾波器相位隨尾電容的變化從圖 3-9 中可以看出，電路仿真所得到的相位曲線的變化曲線與數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出的結(jié)果完全一致，都是先下降至頻率 ωmin對應(yīng)的一個最小值，再開始上揚(yáng)。公式表明當(dāng)尾電容 CT越大時，轉(zhuǎn)折點(diǎn) ωmin就會出現(xiàn)在頻率越低的位置，變化趨勢會更加劇烈。而圖 3-9 中不同電容值對應(yīng)的曲線也確實證明了這一點(diǎn)，可以看出，當(dāng)電容 CT從 200fF 變化到 800fF 時，轉(zhuǎn)折點(diǎn) ωmin逐漸變小，如果 CT為零，那么相位曲線將是一條平滑下降沒有轉(zhuǎn)折的曲線。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高性能2～18GHz超寬帶MMIC6位數(shù)字衰減器[J]. 戴永勝,李平,孫宏途,徐利.  微波學(xué)報. 2012(06)
[2]CMOS毫米波亞毫米波集成電路研究進(jìn)展[J]. 洪偉,陳繼新,嚴(yán)蘋蘋,湯紅軍,章麗,候德彬,蒯振起,周健義,朱曉維,周后型,吳柯.  微波學(xué)報. 2010(04)



本文編號：2967236