基于CMOS工艺射频前端幅频电路的研究与设计

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linsc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
伴随着移动通信的飞速发展,相控阵技术凭借灵活快速的波束成形和波束扫描等特点愈发热门,而射频前端芯片作为相控阵中不可缺少的关键模块有着重要的研究意义。同时,CMOS工艺凭借着低成本,高集成度等优点在微波毫米波集成电路领域备受关注,因此本文基于CMOS工艺针对射频前端芯片中的幅频电路进行了深入研究。文中先是对衰减器和混频器的相关知识做了介绍与分析,包括各自模块的基本原理,性能参数以及基本结构。之后根据前文对于基本结构的介绍,针对衰减器的插入损耗、线性度、附加相移以及混频器的增益与线性度提出了相应的优化结构,为后文具体的衰减器与混频器的设计打下了理论基础。通过之前的理论知识累积,本文先是针对应用于下一代移动通信系统的多通道相控阵中衰减器模块进行了研究与设计。为优化开关内嵌式衰减器固有的附加相移,引入了并联支路的旁路电容并通过简化的T型结构减小衰减器的插入损耗,最后在65nm CMOS工艺下实现了一款六位无源衰减器,其中附加相移小于3°,衰减误差小于0.3dB,具有低相移高精度的优点,验证了所采用衰减器结构的合理性。最后,在应用于Ka波段的收发机射频前端芯片中同样基于65nm CMOS工艺设计了一款高线性度高隔离度的宽带下混频器。为满足系统对于线性度与宽带的要求,采用了环形无源混频器结构作为混频器核心,在第二级通过共源级buffer进行增益补偿,最后一级通过有源巴伦输出节省芯片面积降低成本。经过流片测试的混频器芯片能在射频频率为27GHz,本振频率为21GHz时,电压转换增益(VCG)达到-3.5dB,IP1dB为-2dBm,3dB中频带宽覆盖整个中频频带,并且LO-RF和LO-IF的隔离度都大于45dB。
其他文献
随着现代电子信息技术的飞速发展,自适应波束形成作为阵列信号处理的核心技术发挥着不可或缺的重要作用。然而在复杂的实际应用场景中,由于真实工作环境参数与理想情况下的电磁信号模型之间存在各种失配误差,比如信号导向矢量失配误差和协方差矩阵估计误差,都会导致波束形成器性能显著恶化。因此,本文将研究如何提高自适应波束形成算法的鲁棒性,主要创新内容为:(1)已有的许多算法由于非凸约束条件的限制,建立的模型都是不
随着天线的近场区在近年来得到越来越多的关注,学术界和工业界对近场聚焦和赋形波束天线也愈发重视。近场聚焦天线在实际应用中有着广泛的需求,例如近场无线传能、近场探测、遥感以及近场高分辨率成像等。近场聚焦天线用于近场传能一方面能够有效减少衍射效应,减少能量浪费,提高能量利用效率,达到能量在近场高效传播的目的,另一方面也能够提高功率密度,对优质的近场通信和近场高分辨率成像也有重要作用。而近场赋形波束技术也
现代通信系统为了保证数据传输的有效性和可靠性,常采用信道编码技术作为解决方案之一。在非合作以及智能通信领域,如何利用含错的信道编码数据来识别相应的编码参数是一个非常重要的研究课题,这一问题即信道编码盲识别技术。对于LDPC码以及BCH码而言,在码长比较大,误码比较高的情况下,识别算法的计算复杂度较高。无法在有限时间内完成识别工作。本文围绕具有准循环以及循环特性LDPC码、BCH码这两类线性分组码在
标志物蛋白免疫分析是现今医疗诊断中应用广泛并且检测灵敏的一种技术,随着相关科学技术的不断发展,很多研究人员提出新的技术代替传统蛋白检测方法,磁性探针免疫层析试纸条技术就是其中一种。针对现有各种标志物蛋白免疫分析复杂度高、便携性低的问题,本文设计并开发了一套针对磁性探针标记的免疫层析试纸条的蛋白分析系统。论文的主要研究内容如下:(1)介绍磁性探针免疫层析蛋白检测技术的发展以及研究现状,研究了磁性探针
视频合成孔径雷达(简称:视频SAR)是近年来快速发展的新SAR成像体制,可通过对场景中机动目标的持续监测,将观测区域的动态信息以连续图像的数据形式呈现出来,其高帧率、高分辨的成像能力实现了对场景中目标的实时成像。视频SAR成像中关键技术有高帧率、高精度成像算法与运动补偿算法等,本文对视频SAR成像过程中相关技术原理进行深入探究,论文的研究内容及主要创新点可分为以下三个方面:1.鉴于视频SAR具备高
现代微波毫米波电路正在朝着小型化,高度集成的平面电路方向发展。传统金属波导虽然具有损耗小、Q值高、功率容量大的优点,但是因为其体积庞大,难以与其它的微波毫米波电路平面集成,难以实现小型化,而且传统金属波导的加工难度大,加工成本高昂。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)是一种新型的将传统矩形波导与平面传输线相结合的结构。目前已经被广泛地用于微波与毫米波
调频连续波(FMCW)雷达相比于单点频连续波雷达和脉冲雷达具有较多优点。FMCW收发前端是FMCW雷达的重要组成部分,其性能的优劣对于FMCW雷达有着重要的影响,而X波段天线尺寸小、距离及方位分辨率高,有利于近距离目标探测,因此对于X波段FMCW收发前端的研究有着十分重要的意义。本文主要介绍了一种X波段FMCW收发前端的设计与实现。首先对比分析了几种常见的频率源技术和接收机技术的优缺点,根据本课题
自适应目标检测是雷达信号处理领域的一个重要研究方向,是雷达诸多功能实现的前提。对于噪声协方差矩阵(Noise Covariance Matrix,NCM)未知的目标检测问题,通常需要训练数据对NCM进行估计。一般情况下,需要至少两倍系统自由度的训练数据样本来估计NCM才能将损失控制在3d B以内。实际应用中,由于复杂的环境地形等原因,通常难以获得足够的训练数据样本。当训练数据数量(Amount o
太赫兹SAR作为SAR成像技术的前沿研究领域,有着非常广阔的应用前景。太赫兹SAR的合成孔径时间短,在合成孔径时间内雷达载机飞行轨迹变化较小,一定条件下对成像的影响可以忽略。不过对于太赫兹SAR的研究还停留在直线轨迹或者圆周轨迹模式,曲线模式的太赫兹SAR无论从模式上还是算法上都不太成熟。基于此,本文对太赫兹曲线SAR的成像模式和算法进行了研究,在成像模式扩展、子孔径划分以及成像预处理方法等方面进
混频器的主要功能是完成频率变换,是接收系统中至关重要的电路。现今,随着毫米波固态三端口器件的发展,有源混频技术成为了混频器研究的重要方向,同时也在MMIC中得到广泛的应用。本文基于一款商用的K波段FET管,来进行基波有源混频器和谐波有源混频器的研究。首先研究了一种K波段基波有源混频器,该混频器性能良好,一定带宽内具有变频增益。然后将该款K波段FET管应用在了更高的频段,分别研究了U波段二次谐波有源