基于CMOS技術的60GHz毫米波功率源研究.pdf

1、近年來,60GHz附近的7GHz帶寬被允許投入商業(yè)開發(fā)進行超高速的短距離無線通信,由此引發(fā)了各大無線產(chǎn)品公司和研究機構對60GHz通信技術的研究熱潮。其中,采用CMOS工藝實現(xiàn)該頻段的集成電路設計具有顯著的高集成度和成本優(yōu)勢,成為60GHz射頻技術的研究熱點,但是由于CMOS工藝較低的ft/fmax,限制了其輸出功率。本文對一種新穎的基于CMOS技術的60GHz毫米波功率源進行分析和研究,設計該功率源的目的是基于CMOS集成電路獲得60

2、GHz毫米波的高功率輸出,功率源由環(huán)形駐波振蕩器、功率放大器和功率合成器組成。環(huán)形駐波振蕩器由4個半波振蕩器環(huán)繞而成,輸出4路同頻、同相、等幅度的差分信號,差分信號經(jīng)功率放大器放大之后,輸出至λ/4諧振器耦合到工作于TE101模的矩形空腔諧振器合成輸出高功率,從而解決CMOS工藝輸出功率低的問題。論文第一部分闡述了功率源的整體結構,對環(huán)形駐波振蕩器和功率合成器的基本理論和電路結構進行深入研究。第二部分探討了功率放大器設計的基本理論和方法

3、,包括功率放大器的分類、主要性能指標的分析和各部分電路的具體設計方法。第三部分基于0.18umRFCMOS工藝,根據(jù)環(huán)形駐波振蕩器的輸出功率,設計了對此功率進行最大限度線性放大的30GHz功率放大器,重點介紹功率放大器結構的選擇、原理圖和版圖的設計優(yōu)化及仿真,特別是如何基于負載牽引技術得到最優(yōu)的輸出阻抗。最后研究了功率放大器及功率合成器的互聯(lián)并設計了30GHzλ/4駐波諧振器。本文所設計的30GHz A類功率放大器,功率增益為10.14