射频毫米波集成电路中频率变换技术研究
发布时间：2023-03-18 23:56
伴随着无线技术的高速发展,射频毫米波频段的应用不断涌现,展现了巨大的市场潜力,因此在工业界和学术界都获得了巨大的关注。为了顺应系统小型化和集成化的发展趋势,射频毫米波集成电路,特别是采用低成本的硅基电路,是目前的研究热点。本文对射频毫米波收发机前端及其频率变换电路(混频器和倍频器)开展了深入的研究。主要研究内容分为以下四个部分:(一)高线性度宽带上混频器研究。为了改善传统上混频器的中频带宽和线性度性能,提出了一种结合共源级和共栅级结构的双路跨导级技术,并分析了其对于线性度和中频阻抗的提高作用。此外,还提出了一种基于变压器的四阶谐振电路实现宽带阻抗匹配。基于以上技术,采用65nm CMOS工艺设计了一款E波段上混频器,实现了18GHz和23GHz中频和射频带宽,以及2.14dBm的IP1dB;同时,也设计了一款应用于5G通信的上混频器,实现了5.5GHz和16GHz的中频和射频带宽,以及0.42dBm的OP1dB。相对于近年来其他工作,该两款混频器均实现较优异的射频、中频带宽和较好的线性度。(二)毫米波高效率宽带二倍频器研究。为了提高毫米波倍频...
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要英文缩略表
第一章 绪论
1.1 射频毫米波收发前端集成电路研究的背景和意义
1.1.1 射频毫米波混频器研究背景和意义
1.1.2 射频毫米波倍频器研究背景和意义
1.2 射频毫米波收发前端集成电路国内外研究历史与现状
1.2.1 射频毫米波收发前端国内外发展动态
1.2.2 射频毫米波混频器发展动态
1.2.3 射频毫米波倍频器国内外发展动态
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 毫米波高线性度宽带上混频器研究与设计
2.1 传统Gilbert上混频器技术分析
2.1.1 线性度和转换增益分析
2.1.2 中频带宽分析
2.2 提出的改进结构
2.2.1 提升线性度分析
2.2.2 提升中频带宽分析
2.3 基于TPTS结构的E波段上混频器设计
2.3.1 测试系统搭建
2.3.2 E波段上混频器测试结果
2.3.3 上混频器性能对比
2.4 应用于5G通信的上混频器设计
2.4.1 基于变压器结构的四阶谐振器设计
2.4.2 测试结果
2.4.3 混频器性能对比
2.5 本章小结
第三章 毫米波高效率宽带二倍频器研究与设计
3.1 倍频器工作机理
3.1.1 倍频器的分类
3.1.2 场效应管倍频器工作原理
3.2 高效率宽带二倍频器设计
3.2.1 输入输出匹配网络
3.2.2 基于变压器结构的Gm提升技术
3.3 测试与分析
3.3.1 测试平台搭建
3.3.2 测试结果
3.3.3 二倍频器性能对比
3.4 本章小结
第四章 K波段超宽带三倍频器研究与设计
4.1 倍频器主要技术
4.2 传统自混频三倍频器电路分析
4.3 提出的TSM-PI结构自混频三倍频器电路分析
4.4 TSM-PI三倍频器电路实现
4.5 测试与分析
4.5.1 测试结果
4.5.2 三倍频器性能对比
4.6 本章小结
第五章 应用于5G通信的39GHz多通道收发机研究与设计
5.1 5G系统架构分析
5.2 链路分析及CMOS芯片系统方案
5.2.1 链路分析
5.2.2 CMOS芯片系统方案结构
5.3 39GHz高性能封装设计
5.3.1 信号带状线和垂直过渡通孔设计
5.3.2 金丝键合过渡设计
5.4 39GHz收发机电路模块设计
5.4.1 发射通道——射频/中频上混频器设计
5.4.2 发射通道——衰减器设计
5.4.3 发射通道——功率放大器设计
5.4.4 接收通道——低噪声放大器设计
5.4.5 接收通道——射频/中频下混频器设计
5.4.6 接收通道——中频放大器设计
5.4.7 本振链路设计
5.5 测试与分析
5.5.1 测试系统搭建
5.5.2 收发机芯片测试数据
5.5.3 39GHz多波束MIMO通信样机
5.5.4 收发前端芯片性能对比
5.6 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3764120
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要英文缩略表
第一章 绪论
1.1 射频毫米波收发前端集成电路研究的背景和意义
1.1.1 射频毫米波混频器研究背景和意义
1.1.2 射频毫米波倍频器研究背景和意义
1.2 射频毫米波收发前端集成电路国内外研究历史与现状
1.2.1 射频毫米波收发前端国内外发展动态
1.2.2 射频毫米波混频器发展动态
1.2.3 射频毫米波倍频器国内外发展动态
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 毫米波高线性度宽带上混频器研究与设计
2.1 传统Gilbert上混频器技术分析
2.1.1 线性度和转换增益分析
2.1.2 中频带宽分析
2.2 提出的改进结构
2.2.1 提升线性度分析
2.2.2 提升中频带宽分析
2.3 基于TPTS结构的E波段上混频器设计
2.3.1 测试系统搭建
2.3.2 E波段上混频器测试结果
2.3.3 上混频器性能对比
2.4 应用于5G通信的上混频器设计
2.4.1 基于变压器结构的四阶谐振器设计
2.4.2 测试结果
2.4.3 混频器性能对比
2.5 本章小结
第三章 毫米波高效率宽带二倍频器研究与设计
3.1 倍频器工作机理
3.1.1 倍频器的分类
3.1.2 场效应管倍频器工作原理
3.2 高效率宽带二倍频器设计
3.2.1 输入输出匹配网络
3.2.2 基于变压器结构的Gm提升技术
3.3 测试与分析
3.3.1 测试平台搭建
3.3.2 测试结果
3.3.3 二倍频器性能对比
3.4 本章小结
第四章 K波段超宽带三倍频器研究与设计
4.1 倍频器主要技术
4.2 传统自混频三倍频器电路分析
4.3 提出的TSM-PI结构自混频三倍频器电路分析
4.4 TSM-PI三倍频器电路实现
4.5 测试与分析
4.5.1 测试结果
4.5.2 三倍频器性能对比
4.6 本章小结
第五章 应用于5G通信的39GHz多通道收发机研究与设计
5.1 5G系统架构分析
5.2 链路分析及CMOS芯片系统方案
5.2.1 链路分析
5.2.2 CMOS芯片系统方案结构
5.3 39GHz高性能封装设计
5.3.1 信号带状线和垂直过渡通孔设计
5.3.2 金丝键合过渡设计
5.4 39GHz收发机电路模块设计
5.4.1 发射通道——射频/中频上混频器设计
5.4.2 发射通道——衰减器设计
5.4.3 发射通道——功率放大器设计
5.4.4 接收通道——低噪声放大器设计
5.4.5 接收通道——射频/中频下混频器设计
5.4.6 接收通道——中频放大器设计
5.4.7 本振链路设计
5.5 测试与分析
5.5.1 测试系统搭建
5.5.2 收发机芯片测试数据
5.5.3 39GHz多波束MIMO通信样机
5.5.4 收发前端芯片性能对比
5.6 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3764120
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3764120.html