隨著超寬帶技術(shù)的發(fā)展,超寬帶脈沖雷達在穿墻探測、室內(nèi)定位和災(zāi)后救援等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。同時,相比于傳統(tǒng)連續(xù)波雷達,超寬帶脈沖雷達在探測精度、距離分辨率和穿透能力等方面具有更大優(yōu)勢。隨著CMOS工藝技術(shù)發(fā)展,在0.18μm工藝節(jié)點后,CMOS工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用于射頻集成電路的設(shè)計。利用CMOS工藝低功耗、高集成度和低成本優(yōu)勢實現(xiàn)的超寬帶脈沖雷達接收機能夠廣泛擴展其應(yīng)用場景。其中,超寬帶脈沖雷達接收前端電路作為接收機的關(guān)鍵模塊,對其進行深入研究具有重要意義。本文首先介紹了超寬帶脈沖雷達的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。然后對比分析了現(xiàn)有超寬帶接收機結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,并提出了一種新型的基于等效時間采樣的超寬帶脈沖雷達接收機。該接收機直接利用ADC對射頻前端信號進行等效時間采樣處理,未使用積分器進行采樣信號積分放大,使接收機具有高實時性、高精度和低功耗特性。為實現(xiàn)寬帶輸入匹配、降低噪聲系數(shù)和芯片面積,本文又提出了一種基于有源巴倫的兩級低噪聲放大器。同時,對R-2R結(jié)構(gòu)的可變增益放大器進行優(yōu)化,通過電平移位技術(shù)改變開關(guān)管柵端控制電壓,使其在導(dǎo)通情況下工作在飽和區(qū),能夠顯著提升射頻前端電路的增益和線性度。采用輸出緩沖器電感諧振技術(shù)提高射頻前端電路寬帶增益平坦度,射頻前端電路具有大帶寬和高增益。為實現(xiàn)等效時間采樣,完成了低抖動環(huán)振鎖相環(huán)的設(shè)計。本文基于TSMC 65nm CMOS工藝完成超寬帶脈沖雷達接收前端電路和版圖的設(shè)計。射頻前端電路電源電壓1.8V,功耗為63.3mW。后仿真結(jié)果表明射頻前端電路在1~7GHz頻率范圍內(nèi)S11均小于-10dB,增益變化范圍為22.6~46.1dB,噪聲系數(shù)變化范圍為3.16~5.65dB,在輸入頻率4GHz時IIP3變化范圍為-31.8~-19dBm。等效時間采樣電路電源電壓1.2V,功耗為11.3mW。等效時間采樣時鐘共32相位、等效采樣率20GS/s。PLL輸出8相位諧振頻率為2.5GHz的時鐘信號,在輸出頻偏1MHz處,后仿真相位噪聲為-107.79dBc/Hz。接收機版圖面積為1.42mm~2,仿真分析表明接收機探測距離為4m,探測時間僅為1.6μs,探測精度為7.5mm,滿足超寬帶脈沖雷達接收前端電路指標要求。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN957.5
【部分圖文】：

第三章 超寬帶脈沖雷達射頻前端電路A 仿真結(jié)果分析SMC 65nm CMOS 工藝，使用軟件 Cadence Vir源電壓為 1.8V 時，LNA 功耗為 25mW。網(wǎng)絡(luò)中輸出功率與輸入功率的比值，表征雙端口益的仿真結(jié)果。由圖 3.3 可知，在頻率 1~7GHz 在 7GHz 處 LNA 增益最小，最小增益為 27.1dB增益，在 1~7GHz 頻率范圍內(nèi)增益的變化大小為曲線平坦。

圖3.3 LNA 增益仿真結(jié)果網(wǎng)絡(luò)中輸入端反射功率與輸入端入射功率的比值 為 LNA 輸入反射系數(shù) S11 的仿真結(jié)果。由圖 S11 都小于-10dB，S11 在 6.2GHz 時最小，最小圍內(nèi)輸入匹配良好。

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文一級采用了并聯(lián)電阻負反饋結(jié)構(gòu)，因此 LNA 的噪。圖 3.5 為 LNA 噪聲系數(shù)仿真結(jié)果。由圖可知，在最小，為 2.9dB。在輸入頻率為 7GHz 時噪聲系數(shù)最整個帶寬內(nèi)變化相對較小。由 3.1.4 節(jié)分析知，若第一級電路功耗和增益，因此在降低噪聲系數(shù)的同

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本文編號：2812837