基于CMOS工藝的太赫茲外差式混頻器研究與設(shè)計
發(fā)布時間:2021-02-16 18:47
在電磁波頻譜上,太赫茲波處于微波與紅外光之間,由于太赫茲獨特的位置及優(yōu)勢使得其在探測系統(tǒng)、無線通信、生物檢測以及雷達探測等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。作為太赫茲探測系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊,混頻器的性能指標將直接影響探測質(zhì)量。傳統(tǒng)基于肖特基二極管的太赫茲混頻器集成度低、成本高、無轉(zhuǎn)換增益等局限性使得其應(yīng)用市場較小。CMOS工藝因體積小、低成本、高集成度等優(yōu)點使其成為太赫茲混頻器電路的研究熱點。本文針對CMOS自混頻電路靈敏度低,輸出零中頻等問題,設(shè)計了CMOS太赫茲外差式混頻器,創(chuàng)新性地提出將射頻電感與片上天線合為一體,并對其進行理論分析與仿真設(shè)計。本文具體研究內(nèi)容與方法如下:(1)基于單平衡混頻器,研究外差式混頻器電路結(jié)構(gòu),給出了外差式混頻器的理論分析,并通過Cadence進行電路前仿真。(2)對所提出的電感與天線一體化模型分別進行電感模型、天線模型的設(shè)計與仿真,并從電磁場仿真結(jié)果上驗證了此想法的合理性。(3)對外差式混頻器進行版圖繪制及電路后仿真,并對其中關(guān)鍵傳輸線進行電磁場仿真與優(yōu)化;赥SMC 65nm CMOS工藝,設(shè)計了外差式太赫茲混頻器,使用ADS、HFSS、Cadence協(xié)同仿...
【文章來源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 研究內(nèi)容概述與創(chuàng)新點
第二章 混頻器基本原理
2.1 混頻器基本原理
2.2 混頻器分類
2.2.1 自混頻
2.2.2 外差式混頻器
2.3 混頻器的主要性能指標
2.3.1 轉(zhuǎn)換增益
2.3.2 噪聲系數(shù)
2.3.3 線性度
2.3.4 電壓響應(yīng)度
2.4 本章小結(jié)
第三章 基于CMOS的太赫茲外差式混頻器設(shè)計
3.1 設(shè)計指標與方案
3.2 混頻模塊設(shè)計
3.3 中頻放大電路設(shè)計
3.4 仿真與分析
3.5 本章小結(jié)
第四章 太赫茲關(guān)鍵無源器件設(shè)計
4.1 電感設(shè)計
4.1.1 電感指標
4.1.2 片上螺旋電感設(shè)計
4.2 片上天線設(shè)計
4.2.1 天線基本參數(shù)
4.2.2 片上天線設(shè)計
4.3 天線與電感一體化設(shè)計
4.4 仿真與分析
4.5 本章小節(jié)
第五章 版圖設(shè)計與后仿真
5.1 版圖設(shè)計注意點
5.1.1 布局布線
5.1.2 寄生效應(yīng)
5.1.3 版圖對稱性
5.1.4 天線效應(yīng)
5.1.5 靜電保護
5.2 混頻器版圖設(shè)計
5.3 后仿真與優(yōu)化
5.4 本章小節(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間獲得的成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]A Broadband 630-720 GHz Schottky Based Sub-Harmonic Mixer Using Intrinsic Resonances of Hammer-Head Filter[J]. Yue He,Yaoling Tian,Li Miao,Jun Jiang,XianJin Deng. 中國通信. 2019(02)
[2]太赫茲雷達技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 宋崧,王學(xué)田,王偉,陳劫塵. 微波學(xué)報. 2018(S1)
[3]一種寬帶接收機射頻前端芯片設(shè)計[J]. 竺磊,吳俊杰,萬川川,張浩. 微處理機. 2018(03)
[4]330 GHz砷化鎵單片集成分諧波混頻器[J]. 劉戈,張波,張立森,王俊龍,邢東,樊勇. 紅外與毫米波學(xué)報. 2017(02)
[5]太赫茲技術(shù)及其在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用[J]. 侯海燕,符志鵬,李光大,楊建英,麻開旺. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)進展. 2015(02)
[6]太赫茲科學(xué)技術(shù)的綜述[J]. 梁培龍,戴景民. 自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2015(06)
[7]太赫茲科學(xué)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 何明霞,陳濤. 電子測量與儀器學(xué)報. 2012(06)
[8]太赫茲極高分辨力雷達成像試驗研究[J]. 蔡英武,楊陳,曾耿華,黃祥,王成,江舸,李如忠,陶榮輝,張健,周傳明,姚軍. 強激光與粒子束. 2012(01)
[9]Minkowski分形閱讀器天線的研究與設(shè)計[J]. 曹磊,閆述,楊漢華. 電子測量技術(shù). 2008(11)
[10]一種65nm CMOS互連線串擾分布式RLC解析模型(英文)[J]. 朱樟明,錢利波,楊銀堂. 半導(dǎo)體學(xué)報. 2008(03)
本文編號:3036780
【文章來源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 研究內(nèi)容概述與創(chuàng)新點
第二章 混頻器基本原理
2.1 混頻器基本原理
2.2 混頻器分類
2.2.1 自混頻
2.2.2 外差式混頻器
2.3 混頻器的主要性能指標
2.3.1 轉(zhuǎn)換增益
2.3.2 噪聲系數(shù)
2.3.3 線性度
2.3.4 電壓響應(yīng)度
2.4 本章小結(jié)
第三章 基于CMOS的太赫茲外差式混頻器設(shè)計
3.1 設(shè)計指標與方案
3.2 混頻模塊設(shè)計
3.3 中頻放大電路設(shè)計
3.4 仿真與分析
3.5 本章小結(jié)
第四章 太赫茲關(guān)鍵無源器件設(shè)計
4.1 電感設(shè)計
4.1.1 電感指標
4.1.2 片上螺旋電感設(shè)計
4.2 片上天線設(shè)計
4.2.1 天線基本參數(shù)
4.2.2 片上天線設(shè)計
4.3 天線與電感一體化設(shè)計
4.4 仿真與分析
4.5 本章小節(jié)
第五章 版圖設(shè)計與后仿真
5.1 版圖設(shè)計注意點
5.1.1 布局布線
5.1.2 寄生效應(yīng)
5.1.3 版圖對稱性
5.1.4 天線效應(yīng)
5.1.5 靜電保護
5.2 混頻器版圖設(shè)計
5.3 后仿真與優(yōu)化
5.4 本章小節(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 總結(jié)
6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間獲得的成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]A Broadband 630-720 GHz Schottky Based Sub-Harmonic Mixer Using Intrinsic Resonances of Hammer-Head Filter[J]. Yue He,Yaoling Tian,Li Miao,Jun Jiang,XianJin Deng. 中國通信. 2019(02)
[2]太赫茲雷達技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 宋崧,王學(xué)田,王偉,陳劫塵. 微波學(xué)報. 2018(S1)
[3]一種寬帶接收機射頻前端芯片設(shè)計[J]. 竺磊,吳俊杰,萬川川,張浩. 微處理機. 2018(03)
[4]330 GHz砷化鎵單片集成分諧波混頻器[J]. 劉戈,張波,張立森,王俊龍,邢東,樊勇. 紅外與毫米波學(xué)報. 2017(02)
[5]太赫茲技術(shù)及其在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用[J]. 侯海燕,符志鵬,李光大,楊建英,麻開旺. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)進展. 2015(02)
[6]太赫茲科學(xué)技術(shù)的綜述[J]. 梁培龍,戴景民. 自動化技術(shù)與應(yīng)用. 2015(06)
[7]太赫茲科學(xué)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 何明霞,陳濤. 電子測量與儀器學(xué)報. 2012(06)
[8]太赫茲極高分辨力雷達成像試驗研究[J]. 蔡英武,楊陳,曾耿華,黃祥,王成,江舸,李如忠,陶榮輝,張健,周傳明,姚軍. 強激光與粒子束. 2012(01)
[9]Minkowski分形閱讀器天線的研究與設(shè)計[J]. 曹磊,閆述,楊漢華. 電子測量技術(shù). 2008(11)
[10]一種65nm CMOS互連線串擾分布式RLC解析模型(英文)[J]. 朱樟明,錢利波,楊銀堂. 半導(dǎo)體學(xué)報. 2008(03)
本文編號:3036780
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