隨著人們生活水平的提高,汽車作為我們?nèi)粘３鲂械墓ぞ咭苍絹碓狡占?汽車數(shù)量的飛速增長使得交通越來越擁擠,造成了交通事故頻頻發(fā)生,人們的人身財(cái)產(chǎn)安全受到嚴(yán)重威脅。在保障人們的出行安全迫切的需求下,基于毫米波雷達(dá)的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)應(yīng)運(yùn)而生。而低噪聲放大器作為毫米波雷達(dá)接收機(jī)的第一個(gè)有源模塊,其性能的好壞對(duì)接收信號(hào)的判別有極其重要的影響,所以本文著眼于毫米波雷達(dá)ADAS系統(tǒng)的前端低噪聲放大器研究有著重大的意義。首先,本文簡單介紹了ADAS系統(tǒng)的概況,然后介紹了近幾年低噪聲放大器的研究成果,接著對(duì)低噪聲放大器的指標(biāo)以及電路中常用的器件模型進(jìn)行了詳細(xì)論述,為低噪聲放大器的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。然后,本文給出了ADAS系統(tǒng)接收機(jī)的架構(gòu)以及低噪聲放大器的設(shè)計(jì)指標(biāo),通過與傳統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)的對(duì)比,最終選擇兩級(jí)共源結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)低噪聲放大器的設(shè)計(jì)。隨后詳細(xì)介紹了其設(shè)計(jì)流程,包括晶體管尺寸的選擇及其靜態(tài)工作點(diǎn)的確定,變壓器巴倫的設(shè)計(jì),輸入和輸出匹配電路以及溫度補(bǔ)償偏置電路的設(shè)計(jì),最后進(jìn)行了版圖設(shè)計(jì)和后仿真。后仿真結(jié)果顯示S_(11)在21GHz~28GHz均小于-10dB,24GHz處S_(21)為16.3dB且在帶內(nèi)均大于14dB,噪聲系數(shù)的仿真值為4.78dB,在工作范圍內(nèi)均小于5dB,輸入1dB壓縮點(diǎn)為-7.5dBm左右,整體功耗為31mW。經(jīng)過測(cè)試,帶有本設(shè)計(jì)低噪聲放大器的ADAS系統(tǒng)接收鏈路工作正常,測(cè)試結(jié)果與鏈路仿真值基本吻合。最后,本文針對(duì)前一款低噪聲放大器的不足,進(jìn)行了改進(jìn),首先考慮了芯片封裝應(yīng)用中金絲鍵合線帶來的影響,將金絲引入的大電感帶入輸入匹配電路中進(jìn)行抵消,然后考慮到低噪聲放大器的可靠性,將第二級(jí)共源級(jí)替換為兩個(gè)cascode并聯(lián)結(jié)構(gòu),保證了MOS管極間電壓不超標(biāo),同時(shí)也擁有很多電路密度余量。級(jí)間匹配增加了串聯(lián)電感,補(bǔ)償了高頻增益,使增益曲線更加平坦,然后通過load-pull技術(shù)改進(jìn)了輸出匹配,最后在偏置電路基礎(chǔ)上加入使能電路,用來控制低噪聲放大器的工作狀態(tài)。最終從后仿真結(jié)果可以看出,頻點(diǎn)處增益為16.6dB,且?guī)?nèi)波動(dòng)小于1dB,噪聲系數(shù)4.35dB,輸入1d B壓縮點(diǎn)為-9dBm,并且該低噪聲放大器也擁有良好的溫度和工藝角特性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.6

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本文編號(hào)：2820475