K-波段接收机前端电路模块之CMOS设计

论文摘要

本课题研究利用TSMC 0.18-μm标准CMOS技术来设计K-波段接收机前端关键电路模块,如低噪声放大器,混频器和压控振荡器。首先,使用TSMC 0.18-μm标准CMOS技术来设计一个应用于K-波段的可变增益低噪声放大器。使用共平面波导传输线实现片上电感以及实现匹配元件,以减低高频下有损耗硅基底的影响。在电路的高增益模式中,仿真得到小信号增益为14.4 dB,而噪声系数为2.4 dB左右。该可变增益低噪声放大器的增益可变范围是9 dB。本课题还设计了一个应用于6-34 GHz的分布式漏极混频器。这个混频器电路是使用了TSMC 0.18-μm标准CMOS的共源的NMOS晶体管来组成的一个简单分布式结构,并且其转换损耗在6-34 GHz之间均优于6 dB。同时,该分布式混频器实现了低功耗和高线性度,非常适合宽带应用。最后,利用TSMC 0.18-μm标准CMOS技术来设计一个应用于22 GHz低相位噪声且宽带频率调整范围的NMOS交差耦合推-推压控振荡器（VCO）。电路中使用了一个只有NMOS的交差耦合对来降低相位噪声,其仿真得到二次谐波输出端的相位噪声在1 MHz频移时为-106.5 dBc/Hz。并且这个推-推VCO可达到的频率调谐范围为8%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 研究内容
• 1.3 论文结构
• 第2章 射频接收机结构与系统考虑
• 2.1 接收机结构
• 2.1.1 外差式接收机
• 2.1.2 直接降频式接收机
• 2.1.3 镜像频率抑制接收机
• 2.1.4 数字中频接收机
• 2.2 接收机系统考虑
• 第3章 K-波段共面波导可变增益低噪声放大器
• 3.1 低噪声放大器介绍
• 3.2 低噪声放大器基础
• 3.2.1 MOSFET 噪声
• 3.2.2 噪声系数
• 3.2.3 线性度
• 3.2.4 灵敏度与动态范围
• 3.3 K-波段CPW 可变增益低噪声放大器设计
• 3.3.1 共面波导（Coplanar waveguide）
• 3.3.2 电路设计
• 3.4 仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 宽带共面波导分布式漏极混频器
• 4.1 混频器介绍
• 4.1.1 有源场效应晶体管（FET）混频器
• 4.1.2 电阻式FET 混频器
• 4.1.3 分布式混频器（Distributed mixer）
• 4.2 混频器基本原理
• 4.2.1 转换增益
• 4.2.2 线性度和隔离度
• 4.2.3 假信号响应
• 4.3 6-34 GHZ 分布式漏极混频器设计
• 4.3.1 电路分析
• 4.3.2 电路设计
• 4.4 仿真结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 K-波段推-推压控振荡器
• 5.1 压控振荡器简介
• 5.2 压控振荡器设计原理
• 5.2.1 振荡器基本理论
• 5.2.2 VCO 性能指标
• 5.2.3 推-推VCO 基本概念
• 5.3 K-波段NMOS 交叉耦合推-推压控振荡器设计
• 5.3.1 电路设计
• 5.3.2 仿真结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间录用的论文