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CMOS射频器件建模及低噪声放大器的设计研究

近年来无线通信系统的蓬勃发展使得高集成度、低功耗的无线收发机成为学术界和工业界的研发热点。无线市场曾一度被特征频率更高的异质结材料或硅基双极型、BiCMOS技术所主导,但随着CMOS工艺尺寸的不断减小和工艺技术的不断进步,MOS晶体管的特征频率已经超过20GHz,甚至达到了100GHz,这一技术进步将逐渐改变传统的无线市场格局,使得研发全集成的CMOS无线收发机成为可能。但是,由于传统的CMOS工艺面向的是低频模拟电路及数字电路设计,因此应用CMOS工艺实现全集成无线芯片的挑战之一便是缺乏准确的晶体管RF交流模型。因此,本文从讨论晶体管的BSIM3v3模型与测试数据的差异出发,提出了一个包含栅极电阻模型和衬底电阻网络模型的晶体管RF交流模型,并通过测试实验数据进行了验证。采用CMOS工艺实现射频集成电路的另一个挑战是缺乏准确的晶体管噪声模型。传统的噪声模型,无论是van der Ziel噪声模型,还是BSIM3v3噪声模型均采用  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

CMOS蓝牙收发器中低噪声放大器的设计及高频噪声研究

对于CMOS无线收发器信机中的射频电路模块而言,低噪声是一个非常重要的性能指标。然而,无论是BSIM3噪声模型还是著名的van der Ziel模型都不能很好地模拟亚微米MOSFET中的高频噪声,因此,对亚微米器件的高频噪声进行建模是本文的一个重点内容。本文首先从MOSFET热噪声的产生机制—载流子与热振动着的晶格原子或电离的杂质离子之间的随机碰撞出发,从微观的角度,分析了载流子速率大小与方向的随机变化所产生的噪声、射率的范围内载流子的速率波动所产生的噪声与Nyquist热噪声之间的关系。然后,基于亚微米MOSFET高频噪声的起源及短沟道效应,详细研究了漏极电流噪声与栅感应噪声,进行了定量的公式推导,给出了完整的高频噪声模型;还分析了器件的工作状态、尺寸大小以及外加偏置电压与其噪声性能之间的关系,从噪声优化的角度对电路设计给予指导;利用线性网络噪声分析原理将一个复杂电路系统(低噪声放大器)的噪声分析转化成多个表示噪声的相关矩阵间...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

低电压低功耗CMOS射频低噪声放大器设计

随着无线通信和CMOS工艺的发展,采用CMOS工艺实现射频通信电路和系统成为合理的选择。这样的混合信号系统要求前端电路能够在低电压下工作。同时,现代射频通信前端尤其是LNA必须具有低噪声、高线性,在低功耗的条件下实现这些要求是实现射频通信系统关键技术之一。本论文研究了低电压、低功耗CMOS低噪声放大器(LNA)的设计,包括以下内容:1.对短沟道MOSFET电路仿真模型在特定运用状态下(强反型饱和区)进行简化,提出了一个简化设计模型以及通过电路仿真和数据拟合提取模型参数的方法。用这个方法可以推出MOSFET的大信号、小信号和噪声模型,用来分析预测电感源极负反馈LNA的增益、噪声、线性度和功耗,减少设计迭代次数。2.分析了0.18微米工艺下MOSFET中各种噪声对于电感源极负反馈LNA噪声系数的影响,得到了计算噪声系数的解析式,并由此得出结论,由于寄生电容的作用,LNA的噪声系数依然主要决定于沟道热噪声电流;因此适当设计输入跨导级M...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
东南大学

无生产线模式微波单片集成电路设计与实验研究

微电子技术是现今电子技术发展的代表性技术。砷化镓器件及其微波毫米波集成电路在微波、毫米波通信和军事领域显示出它的极大的重要性。但在中国,微波单片集成电路的设计和研制一般限于极少数军工研究所,本论文采用了无生产线(fabless)的方式设计了一系列微波单片集成电路,并对此方面的产业化做出了一些创造性工作。1)设计了一种结构新颖、简单的X波段单刀双掷开关,这种结构在典型的并联单刀双掷开关上作出相应的改进,在8-11GHz频率范围内隔离度30dB,最大隔离度达到了45dB,插损21dB,同时11.5GHz处的输出1dB功率增益压缩点为19dBm。3)利用GaAs工艺的特点,设计研制了了一种宽带3dB正交耦合器,并利用这种功率耦合器设计了21-28GHz平衡式放大器,在工作频率内实现了良好的驻波,输入输出回波损耗12dB,射频-中频的隔离度35dB,本振-中频的隔离度40dB。本文采用OMMIC公司的ED02AH PHEMT工艺对上述电...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

《微电子学》2018年03期
微电子学

一种应用于全球导航卫星系统的低噪声放大器

0引言全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)能够提供全天候的导航、定位和授时等服务,被广泛应用于航空航天、地形测量、车载导航和野外勘探等领域。GNSS包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO、中国的北斗导航系统,其频率范围覆盖1 550~1 650MHz[1]。随着GNSS市场需求的日益增加,对接收机的性能要求越来越高,尤其是对系统的跟踪灵敏度和功耗的要求。跟踪灵敏度与接收机整个链路的噪声系数有关。在GNSS的接收机设计中,从接收天线到射频端口需要经过声表面滤波器(SAW)和较长的PCB走线,这会引入一定插损,并恶化链路的噪声系数,从而影响系统的灵敏度[2]。文献[3]中,SoC接收机的噪声系数为2dB,跟踪灵敏度为-165dBm。随着卫星导航终端设备向小型化、集成化方向发展,GNSS中的低噪声放大器从分离器件向单片化方向发展。传统的单片高性能低噪声...  (本文共4页) 阅读全文>>

《电子世界》2018年12期
电子世界

一种W波段宽频带低噪声放大器设计

博微太赫兹信息科技有限公司中国电子科技集团公司第三十八研究所武帅高炳西冯辉引言低噪声放大器一般位于接收机或辐射计的前端,主要用于放大微弱的接收信号,根据级联系统噪声系数分析方法,其性能直接影响系统的总噪声系数及灵敏度,对于降低接收前端系统噪声干扰,提高整体性能起着至关重要的作用。因此,低噪声放大器一直是雷达、通信和电子对抗等系统中的关键微波部件,有着广泛的军用和民用价值。随着通讯、航天、空间技术的发展,电磁波谱资源越来越拥挤,国际社会加大了高频率段电磁波谱的开发力度,毫米波、亚毫米波芯片与器件逐渐成熟。国内外已有很多关于毫米波低噪声放大器芯片的报道,采用的工艺技术有Ga As HEMTs[1][2]、In P HEMTs[3][4]等。其中,In P HEMTs具有高增益、高电流截止频率、低噪声以及低直流功耗等优点。目前,在W波段具有代表性的商用低噪声放大器芯片有(1)法国OMMIC公司的型号为CGY2190UH/C2的宽带低噪...  (本文共3页) 阅读全文>>