【摘要】：隨著華為、三星和高通等電信巨頭紛紛宣布推出最新的第五代(5G)產(chǎn)品,預(yù)示著5G時代已經(jīng)到來。5G技術(shù)至少會帶來三個技術(shù)提升:用于更大規(guī)模電子設(shè)備的通信,超可靠和低延遲的通信以及增強的移動寬帶。自動駕駛是5G技術(shù)在交通系統(tǒng)中的一個典型應(yīng)用,而作為自動駕駛“眼睛”之一的毫米波雷達又是其最關(guān)鍵的傳感器。毫米波雷達大多采用傳統(tǒng)的三五族制程,由于工藝昂貴導(dǎo)致其成本太高從而無法大面積地在市場推廣。因此,基于價格更低、硬件兼容性更高的CMOS制程的毫米波雷達研究受到了工業(yè)界與學(xué)術(shù)界大量關(guān)注。壓控振蕩器(VCO,Voltage-Controlled Oscillator)是毫米波雷達電路中不可或缺的關(guān)鍵模塊,它的相位噪聲、調(diào)諧范圍等參數(shù)對雷達的探測精度至關(guān)重要。本文使用了65nm CMOS制程對VCO的電路設(shè)計進行了比較深入的討論,為國內(nèi)24GHz毫米波雷達的設(shè)計提供了借鑒。本文首先對毫米波壓控振蕩器的背景與研究意義進行了介紹,同時也對比了國內(nèi)外相關(guān)工作的研究現(xiàn)狀,指出了國內(nèi)相關(guān)設(shè)計研究的不足。對壓控振蕩器的基礎(chǔ)知識進行了講解,使讀者對VCO的電路設(shè)計有一個全面的認識。最后重點分析了VCO電路的關(guān)鍵參數(shù)-相位噪聲,對相位噪聲的產(chǎn)生原理做了很詳細的探討,并總結(jié)了優(yōu)化方法。基于上述認識,本文使用標(biāo)準(zhǔn)的65nm CMOS制程設(shè)計了兩款不同結(jié)構(gòu)的VCO芯片。1、基于Class-B電路結(jié)構(gòu)的8GHz VCO,通過3倍頻器倍頻到24GHz,實測的頻率調(diào)諧范圍為23~26.5GHz,在載波頻率為24GHz處時相位噪聲為-104dBc/Hz@1MHz,芯片面積大小為650μm×500μm。2、基于Class-C電路結(jié)構(gòu)的24GHz VCO,電路引入了兩組開關(guān)電容陣列,拓展了壓控振蕩器的頻率調(diào)諧范圍,同時也減小了VCO的K_(VCO)。實測的頻率調(diào)諧范圍為21.95~24.25GHz,在載波頻率為24.25GHz時的相位噪聲為-100.79dBc/Hz@1MHz,芯片面積大小為380μm×500μm。兩款CMOS毫米波VCO芯片的設(shè)計加深了筆者對VCO基本原理的理解,同時也為國內(nèi)毫米波VCO芯片的研究提供了思路。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN752
【圖文】：

移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展圖

G物聯(lián)網(wǎng)連接示意圖

毫米波汽車雷達分類示意圖

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本文編號：2770084