近些年來,無線通信技術(shù)迅速發(fā)展,通信設(shè)備被廣泛應(yīng)用于各種場景,市場對無線終端的要求趨向于多功能化、集成化。在此背景下,能兼容多種無線通信標(biāo)準(zhǔn)的寬帶射頻接收機成為了目前電路設(shè)計領(lǐng)域的研究重點。同時,隨著人們的現(xiàn)代生活與各種通信設(shè)備的聯(lián)系愈發(fā)緊密,無線終端的發(fā)展趨于小型化、便攜化。然而,在不斷更新?lián)Q代的無線終端中,射頻模塊卻更加復(fù)雜。這一矛盾促使了高度集成化的射頻前端模組（Front-End Module,FEM）成為了目前無線終端中射頻模塊的主流架構(gòu)。在射頻集成電路制造工藝方面,絕緣體上硅（Silicon On Insulator,SOI）工藝的發(fā)展十分引人矚目,優(yōu)良的高頻性能和相對較低的成本使之在射頻電路芯片的設(shè)計制造中極具競爭力。本文基于Global Foundries 130-nm SOI CMOS工藝,對射頻接收前端模組（Rx FEM）中的關(guān)鍵電路模塊—低噪聲放大器（Low Noise Amplifier,LNA）與射頻開關(guān)進行了研究與設(shè)計,并完成了相關(guān)的流片工作,通過板上測試對電路設(shè)計進行了驗證。針對射頻接收模組中LNA電路的超寬帶、低噪聲和小尺寸等要求,本文提出了一種基于局部... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?Ｎ阱ＣＭＯＳ晶體管剖面示意圖ｌ｜４］??

。而ｐｄ?ＳＯＩ工藝硅??膜較厚，在器件工作時絕緣體上的體區(qū)未完全耗盡，由此引入了浮體效應(yīng)，但是??ＰＤＳＯＩ工藝流程相對ＦＤＳＯ丨較為簡單，具有較好的可實現(xiàn)性，成本較低［１？］，且??抗輻照特性較強［１９］，其主要工藝節(jié)點為１３０?ｍｍ?１８０?ｎｍ等。??Ｇａｔｅ????Ｏｘｉｄｅ?？ｆ￣?Ｇａｔｅ??ＩＩ?Ｉ?ｌ?－??？二．Ｄｒａｉｎ?／?Ｂｏｄｙ?＼?Ｓｏｕｒｃｅ??■?Ｊ?Ｖ?”??—ｉｉ?Ｂｕｒｉｏｄ?Ｏｘｉｄｅ?Ｌ：??Ｓｕｂｓｔｒａｔａ??圖１．３?ＳＯＩ?ＣＭＯＳ工藝中晶體管的剖面示意圖ｎ８】??如圖１．３所示為典型ＳＯＩ晶體管的示意圖，晶體管通過氧化埋層與襯底隔離??開，由于氧化埋層（Ｓｉ０２）的介電常數(shù)（３．９）遠低于體硅工藝中襯底耗盡層（Ｓｉ）的介電??常數(shù)，且氧化埋層相較襯底耗盡層更厚，因此ＳＯＩ器件與襯底間的寄生電容大大??降低，使得ＳＯＩ器件具有良好的高頻性能。同時加入氧化埋層使得場效應(yīng)晶體管??與襯底之間的寄生三極管不復(fù)存在，消除了體硅ＣＭＯＳ工藝中存在的閂鎖效應(yīng)。??ＳＯＩ工藝通過淺溝槽隔離（Ｓｈａｌｌｏｗ?Ｔｒｅｎｃｈ?Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ，ＳＴＩ）實現(xiàn)了有源器件間的隔離，??因此不需要制作額外的阱，這使得ＳＯＩ工藝除襯底之外的工序比體硅工藝簡化??１３％－２０％［２Ｑ］，通過氧化埋層與淺溝槽隔離，ＳＯＩ器件可以施加獨立的體偏置電壓，??增加了電路設(shè)計的靈活性。氧化埋層與淺溝槽隔離同時也使器件之間實現(xiàn)了垂直??層面和水平層面的隔離，減少了器件之間的相互干擾，因此在Ｓ０丨ＣＭＯＳ工藝??４??

?第２章射頻接收機前端模組電路基本原理???效為一個串聯(lián)的電壓源或并聯(lián)的電流源，一個阻值為Ｒ的電阻產(chǎn)生的噪聲電壓和??噪聲電流為：??Ｖ＂２＝４ｋｍ?（２．７）??？?＝?ｆ?（２．８）??＂Ｒ??其中々＝１．３８０６＼１０＇２３＊／／尤為玻爾茲曼常數(shù)；ｒ為熱力學(xué)溫度，其單位為開爾文（幻。??（２）?ＭＯＳ管溝道熱噪聲??ＭＯＳ管工作過程中，其導(dǎo)電溝道也會產(chǎn)生熱噪聲。當(dāng)偏置在飽和區(qū)時，如??圖２．１所示，ＭＯＳ管的溝道熱噪聲可以等效為一個并聯(lián)在漏源兩端的電流源或??是串聯(lián)在柵端的電壓源：??７？２＝４Ａ：ｒＷｇｍ?（２．９）??＼ａＪ??Ｋ２＾ｋＴＵ）／ｇｍ?（２．１０）??ｏ?ｏ??－Ｓｈｉ：??〇?ｏ??圖２．１?ＭＯＳＦＥＴ的溝道熱噪聲模型??其中｝？為過剩溝道噪聲系數(shù)，是一個與工藝相關(guān)的無量綱系數(shù)【３５］，?＠為ＭＯＳ管??的跨導(dǎo)，“定義為漏源電壓為０時ＭＯＳ管的漏源電導(dǎo)［３６］。??（３）?ＭＯＳ管柵電阻熱噪聲??ＭＯＳ管四個端子的歐姆區(qū)同樣會貢獻熱噪聲，當(dāng)晶體管寬度較大時，其源??極、漏極產(chǎn)生的熱噪聲可以忽略，但柵極分布電阻的熱噪聲貢獻則比較突出。柵??極電阻的表達式為ｍ??Ｒ〇＝ＲｎＹ?（２．１１）??其中尺是多晶硅柵的方塊電阻（ｓｈｅｅｔｒｅｓｉｓｔｏｒ），?Ｆ、分別為柵寬和柵長。柵極分??布電阻的噪聲貢獻可以等效為串聯(lián)在晶體管柵端的噪聲電壓源【３％??１４??

【參考文獻】：
博士論文
[1]基于電流驅(qū)動無源混頻器的寬帶接收機關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孫景業(yè).中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[2]CMOS射頻集成電路片上ESD防護研究[D]. 杜曉陽.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]超寬帶射頻接收機前端關(guān)鍵模塊電路的研究與設(shè)計[D]. 閆旭.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]基于SOI CMOS工藝的手機射頻前端開關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 何友恒.東南大學(xué) 2018
[3]硅基射頻開關(guān)集成電路設(shè)計[D]. 許清河.電子科技大學(xué) 2017
[4]6.2～9.4GHz超寬帶接收機射頻前端研究與設(shè)計[D]. 蘭飛.復(fù)旦大學(xué) 2010
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本文編號：3033837