隨著無線通信的快速發(fā)展,工作頻率也不斷的往高頻擴(kuò)展。在集成電路工藝領(lǐng)域,CMOS工藝憑借其低成本、低功耗、高集成度的優(yōu)勢逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位。但是在毫米波無線通信應(yīng)用中,通常難以獲得穩(wěn)定的、性能良好的信號源,采用倍頻電路來降低本振信號源的要求已成為一種常用的解決方法。因而,設(shè)計低損耗的寬帶倍頻器對毫米波電路的研究及發(fā)展具有重要意義。本文基于65-nm CMOS工藝,設(shè)計了一款具有功率放大D波段毫米波四倍頻電路。首先,本文通過調(diào)研近幾年毫米波頻段的四倍頻器及放大器相關(guān)文獻(xiàn),總結(jié)電路所采用結(jié)構(gòu)及性能。然后介紹了電路設(shè)計中所用到的無源器件,包括微帶線、片上電感、電容及無源巴倫,并對比幾種不同結(jié)構(gòu)的巴倫的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計方案,本文基于65-nm CMOS工藝設(shè)計了一款具有高轉(zhuǎn)換增益的140GHz四倍頻電路,主要工作包括兩個二倍頻電路和驅(qū)動放大器的設(shè)計。該電路通過一個60～80GHz的二倍頻電路和120～160GHz的二倍頻電路級聯(lián)實(shí)現(xiàn)四倍頻功能,且二倍頻電路均采用具有基波抑制功能的單平衡結(jié)構(gòu)。在第一級倍頻電路輸出端級連單級放大電路來驅(qū)動后級倍頻器,以獲得較好的倍頻增益。除此之外,該電路采用... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３?５７ＧＨｚ四倍頻器原理圖及版圖??

（ａ）改進(jìn)型吉爾伯特拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?（ｂ）四倍頻器芯片版圖??圖１．４?１００－１４０ＧＨＺ四倍頻器拓?fù)鋱D及版圖??２〇丨６年，帕維亞大學(xué)Ｌｏｒｅｎｚｏ?Ｉｏｔｔｉ等人在５５－ｎｍ?ＢｉＣＭＯＳ工藝上設(shè)計了一??款四倍頻電路［１７］。電路的輸出頻率為７４？８４ＧＨｚ，四次諧波的增益為－８ｄＢ，各次??諧波的抑制都大于４５ｄＢ，直流功耗為７ｍＷ，芯片面積為０．０８ｍｍ２。??２０１２年，南洋理工大學(xué)Ｙｏｎｇ?Ｗａｎｇ等人在１３０－ｎｍ?ＳｉＧｅ?ＢｉＣＭＯＳ工藝設(shè)計??出了?１２７？１３１ＧＨｚ的四倍頻器［１８】。電路四次諧波增益為０．６ｄＢ，直流功耗為??３５．２ｍＷ。??２０１５年，Ａｌｉｃｅ?Ｂｏｓｓｕｅｔ等人采用５５－ｎｍ?ＢｉＣＭＯＳ工藝設(shè)計出頻率為??１３０？１５０ＧＨｚ的四倍頻電路，圖１．３為其電路結(jié)構(gòu)及版圖Ｍ。電路的四次諧波增??益為－２ｄＢ

（ａ）改進(jìn)型吉爾伯特拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?（ｂ）四倍頻器芯片版圖??圖１．４?１００－１４０ＧＨＺ四倍頻器拓?fù)鋱D及版圖??２〇丨６年，帕維亞大學(xué)Ｌｏｒｅｎｚｏ?Ｉｏｔｔｉ等人在５５－ｎｍ?ＢｉＣＭＯＳ工藝上設(shè)計了一??款四倍頻電路［１７］。電路的輸出頻率為７４？８４ＧＨｚ，四次諧波的增益為－８ｄＢ，各次??諧波的抑制都大于４５ｄＢ，直流功耗為７ｍＷ，芯片面積為０．０８ｍｍ２。??２０１２年，南洋理工大學(xué)Ｙｏｎｇ?Ｗａｎｇ等人在１３０－ｎｍ?ＳｉＧｅ?ＢｉＣＭＯＳ工藝設(shè)計??出了?１２７？１３１ＧＨｚ的四倍頻器［１８】。電路四次諧波增益為０．６ｄＢ，直流功耗為??３５．２ｍＷ。??２０１５年，Ａｌｉｃｅ?Ｂｏｓｓｕｅｔ等人采用５５－ｎｍ?ＢｉＣＭＯＳ工藝設(shè)計出頻率為??１３０？１５０ＧＨｚ的四倍頻電路，圖１．３為其電路結(jié)構(gòu)及版圖Ｍ。電路的四次諧波增??益為－２ｄＢ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]毫米波二倍頻器的研究與設(shè)計[J]. 張倩,孫玲玲,文進(jìn)才.  杭州電子科技大學(xué)學(xué)報. 2013(06)
[2]單片毫米波CMOS集成電路技術(shù)發(fā)展動態(tài)[J]. 彭洋洋,吳文光,王肖瑩,隋文泉.  微電子學(xué). 2009(05)
[3]毫米波對微循環(huán)影響的臨床觀察[J]. 曾祥元,陳莉,李曉萍,張平.  微循環(huán)技術(shù)雜志. 1997(01)

博士論文
[1]60GHz CMOS發(fā)射機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D]. 陳林輝.東南大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于化合物器件的毫米波倍頻器研究與設(shè)計[D]. 吳霆.杭州電子科技大學(xué) 2015



本文編號：3022140