毫米波CMOS全集成壓控振蕩器和開關的研究與設計.pdf

1、隨著無線通信技術的迅猛發(fā)展及高速率寬頻帶通信市場需求的不斷擴大，設計和實現(xiàn)具有高集成度、高性能、低功耗和低成本的毫米波單片集成電路迫在眉睫。近年來，隨著深亞微米和納米CMOS工藝的日趨成熟，其溝道長度不斷減小，截止頻率fT不斷增加，和Si基CMOS具有低成本、低功耗以及能與基帶IC模塊的工藝相兼容等特點，設計和實現(xiàn)毫米波CMOS集成電路已成為國際上的研究熱點。本文采用標準0.18pm 1P6M CMOS工藝對應用于毫米波段的有源、無源器

2、件進行了建模，并設計實現(xiàn)了36GHz CMOS集成壓控振蕩器和收發(fā)機開關。 本文首先對應用于毫米波段的無源器件(共面波導傳輸線)和有源器件(MOS場效應晶體管和MOS變?nèi)莨?進行了詳細的探討，研究了它們的器件構造、工作原理、版圖、等效電路模型等，給出了具體的建模方法和過程。隨后分析了無線收發(fā)機中壓控振蕩器(VCO)和開關的實現(xiàn)方案，并研究了VCO的相位噪聲，給出了適合毫米波應用的36GHz串并(Series-Shunt)聯(lián)式對稱

3、開關結構和雙推(push-push)式的交叉耦合VCO結構。 本文采用MINIMOS-NT器件仿真軟件設計實現(xiàn)了基于標準0.18μm CMOS工藝，柵長0.18μm，柵寬100μm的NMOS晶體管建模以及積累型MOS變?nèi)莨艿慕?，采用HFSS首次完成了Si基新型V型接地共面波導(VGCPW)傳輸線的物理建模，由物理模型得到的等效傳輸線電路模型可以較好地預測其真實器件從100MHz到40GHz頻率范圍內(nèi)的高頻性能。采用Canden