物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、無人駕駛等新場景對射頻毫米波前端需求急劇增加,硅基工藝由于其高集成度和低廉的成本兩大優(yōu)點,在實現(xiàn)射頻毫米波前端與數(shù)字系統(tǒng)完全集成時占據(jù)很大的優(yōu)勢。但是又由于其低擊穿電壓、高襯底損耗等特點,要實現(xiàn)功率放大器這種高功率模塊完全集成仍然面臨一定的挑戰(zhàn)。MIMO技術(shù)的出現(xiàn),系統(tǒng)對單個功率放大器功率需求降低,實現(xiàn)整個系統(tǒng)完全集成的可能性大大增加。本文主要研究在硅基工藝的限制下,如何設(shè)計出具有更優(yōu)性能的功率放大器。首先,本文介紹了硅基工藝無源器件三大損耗機理,研究了無源器件和有源器件的版圖物理結(jié)構(gòu)、集總元件等效電路模型、表征參數(shù)及參數(shù)提取方法,為硅基毫米波功率放大器設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。在硅基工藝限制下,功率合成技術(shù)是實現(xiàn)高功率輸出較好的解決方案,本文研究對比了片上功率合成技術(shù)�；趥鬏斁�的功率合成芯片占用面積較大,原理簡單,易實現(xiàn);基于變壓器的電流或電壓功率合成設(shè)計自由度高,在硅基工藝中應(yīng)用廣泛。其中,基于變壓器電流功率合成的幅相一致性優(yōu)于電壓功率合成。采用共源共柵結(jié)構(gòu),基于65nm CMOS工藝設(shè)計了一款應(yīng)用于24G FMCW雷達的驅(qū)動功率放大器,該驅(qū)動功率放大器的工作帶寬為21.... 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 硅基毫米波功率放大器研究背景及意義
    1.2 硅基毫米波功率放大器國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)
    1.3 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 硅基毫米波器件基礎(chǔ)
    2.1 硅基毫米波無源器件基礎(chǔ)
        2.1.1 硅基毫米波無源器件損耗機理
        2.1.2 硅基毫米波傳輸線基礎(chǔ)
        2.1.3 硅基毫米波電感基礎(chǔ)
        2.1.4 硅基毫米波變壓器基礎(chǔ)
    2.2 硅基有源器件基礎(chǔ)
        2.2.1 65nm CMOS工藝有源器件基礎(chǔ)
        2.2.2 0.13μm SiGe BiCMOS工藝有源器件基礎(chǔ)
    2.3 本章小結(jié)
第三章 功率合成理論基礎(chǔ)
    3.1 基于傳輸線的功率合成
    3.2 基于變壓器的電流或電壓功率合成
    3.3 功率合成網(wǎng)絡(luò)幅相不一致的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 24G FMCW雷達驅(qū)動功率放大器設(shè)計
    4.1 設(shè)計指標(biāo)
    4.2 24G FMCW雷達前端結(jié)構(gòu)及理論介紹
        4.2.1 24G FMCW雷達前端結(jié)構(gòu)介紹
        4.2.2 FMCW雷達測距測速原理介紹
        4.2.3 非線性群延時對調(diào)頻連續(xù)波雷達的影響
    4.3 毫米波差分功率放大器有源結(jié)構(gòu)
        4.3.1 基于正反饋的中和電容技術(shù)
        4.3.2 共源、共源共柵結(jié)構(gòu)對比
    4.4 驅(qū)動功率放大器設(shè)計
        4.4.1 驅(qū)動功率放大器整體結(jié)構(gòu)
        4.4.2 共源共柵結(jié)構(gòu)有源設(shè)計
        4.4.3 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
        4.4.4 巴倫設(shè)計
        4.4.5 偏置電路設(shè)計
    4.5 驅(qū)動功率放大器版圖設(shè)計
    4.6 測試與結(jié)果分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 5G毫米波功率放大器研究與設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 功率放大器AM-AM/AM-PM特性及影響因素
        5.2.1 偏置電壓對AM-AM/AM-PM的影響
        5.2.2 負載對AM-AM/AM-PM的影響
        5.2.3 非線性失真原因介紹
    5.3 5G毫米波功率放大器設(shè)計
        5.3.1 功率放大器整體結(jié)構(gòu)
        5.3.2 電流復(fù)用技術(shù)
        5.3.3 功率合成器設(shè)計
    5.4 整體版圖設(shè)計及后仿
        5.4.1 版圖設(shè)計
        5.4.2 后仿結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻】：
博士論文
[1]硅基射頻毫米波多通道前端關(guān)鍵模塊研究與設(shè)計[D]. 余益明.電子科技大學(xué) 2017

碩士論文
[1]毫米波無源器件建模技術(shù)研究[D]. 董佳宇.電子科技大學(xué) 2018
[2]基于SiGe工藝的Ka波段收發(fā)芯片關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 呂彬彬.電子科技大學(xué) 2018
[3]毫米波CMOS晶體管建模技術(shù)研究[D]. 叢詩力.電子科技大學(xué) 2018



本文編號：3677150