射頻毫米波集成電路中頻率變換技術研究
發(fā)布時間：2023-03-18 23:56
伴隨著無線技術的高速發(fā)展,射頻毫米波頻段的應用不斷涌現,展現了巨大的市場潛力,因此在工業(yè)界和學術界都獲得了巨大的關注。為了順應系統(tǒng)小型化和集成化的發(fā)展趨勢,射頻毫米波集成電路,特別是采用低成本的硅基電路,是目前的研究熱點。本文對射頻毫米波收發(fā)機前端及其頻率變換電路(混頻器和倍頻器)開展了深入的研究。主要研究內容分為以下四個部分:(一)高線性度寬帶上混頻器研究。為了改善傳統(tǒng)上混頻器的中頻帶寬和線性度性能,提出了一種結合共源級和共柵級結構的雙路跨導級技術,并分析了其對于線性度和中頻阻抗的提高作用。此外,還提出了一種基于變壓器的四階諧振電路實現寬帶阻抗匹配�；谝陨霞夹g,采用65nm CMOS工藝設計了一款E波段上混頻器,實現了18GHz和23GHz中頻和射頻帶寬,以及2.14dBm的IP1dB;同時,也設計了一款應用于5G通信的上混頻器,實現了5.5GHz和16GHz的中頻和射頻帶寬,以及0.42dBm的OP1dB。相對于近年來其他工作,該兩款混頻器均實現較優(yōu)異的射頻、中頻帶寬和較好的線性度。(二)毫米波高效率寬帶二倍頻器研究。為了提高毫米波倍頻...
【文章頁數】：135 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
abstract
主要英文縮略表
第一章 緒論
1.1 射頻毫米波收發(fā)前端集成電路研究的背景和意義
1.1.1 射頻毫米波混頻器研究背景和意義
1.1.2 射頻毫米波倍頻器研究背景和意義
1.2 射頻毫米波收發(fā)前端集成電路國內外研究歷史與現狀
1.2.1 射頻毫米波收發(fā)前端國內外發(fā)展動態(tài)
1.2.2 射頻毫米波混頻器發(fā)展動態(tài)
1.2.3 射頻毫米波倍頻器國內外發(fā)展動態(tài)
1.3 本文的主要貢獻與創(chuàng)新
1.4 本論文的結構安排
第二章 毫米波高線性度寬帶上混頻器研究與設計
2.1 傳統(tǒng)Gilbert上混頻器技術分析
2.1.1 線性度和轉換增益分析
2.1.2 中頻帶寬分析
2.2 提出的改進結構
2.2.1 提升線性度分析
2.2.2 提升中頻帶寬分析
2.3 基于TPTS結構的E波段上混頻器設計
2.3.1 測試系統(tǒng)搭建
2.3.2 E波段上混頻器測試結果
2.3.3 上混頻器性能對比
2.4 應用于5G通信的上混頻器設計
2.4.1 基于變壓器結構的四階諧振器設計
2.4.2 測試結果
2.4.3 混頻器性能對比
2.5 本章小結
第三章 毫米波高效率寬帶二倍頻器研究與設計
3.1 倍頻器工作機理
3.1.1 倍頻器的分類
3.1.2 場效應管倍頻器工作原理
3.2 高效率寬帶二倍頻器設計
3.2.1 輸入輸出匹配網絡
3.2.2 基于變壓器結構的Gm提升技術
3.3 測試與分析
3.3.1 測試平臺搭建
3.3.2 測試結果
3.3.3 二倍頻器性能對比
3.4 本章小結
第四章 K波段超寬帶三倍頻器研究與設計
4.1 倍頻器主要技術
4.2 傳統(tǒng)自混頻三倍頻器電路分析
4.3 提出的TSM-PI結構自混頻三倍頻器電路分析
4.4 TSM-PI三倍頻器電路實現
4.5 測試與分析
4.5.1 測試結果
4.5.2 三倍頻器性能對比
4.6 本章小結
第五章 應用于5G通信的39GHz多通道收發(fā)機研究與設計
5.1 5G系統(tǒng)架構分析
5.2 鏈路分析及CMOS芯片系統(tǒng)方案
5.2.1 鏈路分析
5.2.2 CMOS芯片系統(tǒng)方案結構
5.3 39GHz高性能封裝設計
5.3.1 信號帶狀線和垂直過渡通孔設計
5.3.2 金絲鍵合過渡設計
5.4 39GHz收發(fā)機電路模塊設計
5.4.1 發(fā)射通道——射頻/中頻上混頻器設計
5.4.2 發(fā)射通道——衰減器設計
5.4.3 發(fā)射通道——功率放大器設計
5.4.4 接收通道——低噪聲放大器設計
5.4.5 接收通道——射頻/中頻下混頻器設計
5.4.6 接收通道——中頻放大器設計
5.4.7 本振鏈路設計
5.5 測試與分析
5.5.1 測試系統(tǒng)搭建
5.5.2 收發(fā)機芯片測試數據
5.5.3 39GHz多波束MIMO通信樣機
5.5.4 收發(fā)前端芯片性能對比
5.6 本章小結
第六章 全文總結與展望
6.1 全文總結
6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的成果
本文編號：3764120
【文章頁數】：135 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
abstract
主要英文縮略表
第一章 緒論
1.1 射頻毫米波收發(fā)前端集成電路研究的背景和意義
1.1.1 射頻毫米波混頻器研究背景和意義
1.1.2 射頻毫米波倍頻器研究背景和意義
1.2 射頻毫米波收發(fā)前端集成電路國內外研究歷史與現狀
1.2.1 射頻毫米波收發(fā)前端國內外發(fā)展動態(tài)
1.2.2 射頻毫米波混頻器發(fā)展動態(tài)
1.2.3 射頻毫米波倍頻器國內外發(fā)展動態(tài)
1.3 本文的主要貢獻與創(chuàng)新
1.4 本論文的結構安排
第二章 毫米波高線性度寬帶上混頻器研究與設計
2.1 傳統(tǒng)Gilbert上混頻器技術分析
2.1.1 線性度和轉換增益分析
2.1.2 中頻帶寬分析
2.2 提出的改進結構
2.2.1 提升線性度分析
2.2.2 提升中頻帶寬分析
2.3 基于TPTS結構的E波段上混頻器設計
2.3.1 測試系統(tǒng)搭建
2.3.2 E波段上混頻器測試結果
2.3.3 上混頻器性能對比
2.4 應用于5G通信的上混頻器設計
2.4.1 基于變壓器結構的四階諧振器設計
2.4.2 測試結果
2.4.3 混頻器性能對比
2.5 本章小結
第三章 毫米波高效率寬帶二倍頻器研究與設計
3.1 倍頻器工作機理
3.1.1 倍頻器的分類
3.1.2 場效應管倍頻器工作原理
3.2 高效率寬帶二倍頻器設計
3.2.1 輸入輸出匹配網絡
3.2.2 基于變壓器結構的Gm提升技術
3.3 測試與分析
3.3.1 測試平臺搭建
3.3.2 測試結果
3.3.3 二倍頻器性能對比
3.4 本章小結
第四章 K波段超寬帶三倍頻器研究與設計
4.1 倍頻器主要技術
4.2 傳統(tǒng)自混頻三倍頻器電路分析
4.3 提出的TSM-PI結構自混頻三倍頻器電路分析
4.4 TSM-PI三倍頻器電路實現
4.5 測試與分析
4.5.1 測試結果
4.5.2 三倍頻器性能對比
4.6 本章小結
第五章 應用于5G通信的39GHz多通道收發(fā)機研究與設計
5.1 5G系統(tǒng)架構分析
5.2 鏈路分析及CMOS芯片系統(tǒng)方案
5.2.1 鏈路分析
5.2.2 CMOS芯片系統(tǒng)方案結構
5.3 39GHz高性能封裝設計
5.3.1 信號帶狀線和垂直過渡通孔設計
5.3.2 金絲鍵合過渡設計
5.4 39GHz收發(fā)機電路模塊設計
5.4.1 發(fā)射通道——射頻/中頻上混頻器設計
5.4.2 發(fā)射通道——衰減器設計
5.4.3 發(fā)射通道——功率放大器設計
5.4.4 接收通道——低噪聲放大器設計
5.4.5 接收通道——射頻/中頻下混頻器設計
5.4.6 接收通道——中頻放大器設計
5.4.7 本振鏈路設計
5.5 測試與分析
5.5.1 測試系統(tǒng)搭建
5.5.2 收發(fā)機芯片測試數據
5.5.3 39GHz多波束MIMO通信樣機
5.5.4 收發(fā)前端芯片性能對比
5.6 本章小結
第六章 全文總結與展望
6.1 全文總結
6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的成果
本文編號：3764120
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