收藏本站
《华东师范大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

CMOS射频器件建模及低噪声放大器的设计研究

许永生  
【摘要】: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噪声模型均采用长沟近似建模,甚至忽略感应栅噪声,与深亚微米的晶体管高频噪声存在着明显的差异。本文在获得晶体管RF交流模型的基础上,通过沟道电阻模型,考虑了短沟道晶体管的沟道长度调制效应和热载流子效应,提出了晶体管沟道热噪声模型以及栅感应噪声模型,并通过测试数据进行了模型验证。 接着,本文还研究了CMOS工艺中片上螺旋电感和片上变压器的宽带建模,通过考虑片上电感的衬底耦合与分布效应,解决了窄带电感模型无法准确拟合片上电感的高频特性问题,并采用2.5D的EM仿真器对所提出的两个模型进行了验证。 为了验证CMOS工艺中各种器件模型的准确性以及采用CMOS工艺实现射频电路的可行性,本文研究并设计了无线收发机中的关键模块之一——低噪声放大器。通过对各种拓扑结构的系统研究与论述,本文提出了两种低功耗LNA的设计方法:变压器耦合、折叠式共源共栅低噪声放大器和反共源共栅低噪声放大器,并给出了详细的设计过程和仿真结果。 最后,本文采用TSMC 0.2μm RF CMOS工艺实现了所提出的两个低噪声放大器电路,并采用COB的测试方法对电路性能进行了测试。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN432;TN722

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 尤览;射频放大器的效率增强与线性化技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李辛琦;1.2GHz CMOS低噪声放大器的仿真设计与实现[D];电子科技大学;2015年
2 张玉钱;一种高增益宽带视频放大器设计[D];南京理工大学;2015年
3 陈志杰;基于宽带匹配技术的100W功率放大器设计[D];华南理工大学;2013年
4 杨来春;CMOS射频低噪声放大器的研究与设计[D];天津大学;2014年
5 李斐;宽带射频接收机前端低噪声放大器设计[D];北京交通大学;2011年
6 李松亭;宽带增益可控差分CMOS低噪声放大器设计与分析[D];国防科学技术大学;2010年
7 曹冰冰;5.6GHz CMOS低噪声放大器的研究与设计[D];安徽大学;2010年
8 康劲;CMOS片上变压器建模及2.4GHz射频前端关键模块设计[D];杭州电子科技大学;2010年
9 王健;无线通信系统中低功耗低噪声放大器的研究和设计[D];电子科技大学;2010年
10 杨帆;3~5GHz宽带CMOS低噪声放大器研究与设计[D];电子科技大学;2007年
【同被引文献】
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 倪涛;无线通信基站中的功率放大器研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 陈小群;射频功率放大器与微带电路设计[D];西安电子科技大学;2009年
3 游飞;E类功率放大器研究[D];电子科技大学;2009年
4 李波;无线通信中射频功率放大器预失真技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
5 冯永生;预失真射频功率放大器的研究[D];北京邮电大学;2007年
6 南敬昌;宽带功率放大器非线性、行为模型与数字预失真系统研究[D];北京邮电大学;2007年
7 许永生;CMOS射频器件建模及低噪声放大器的设计研究[D];华东师范大学;2006年
8 曹克;低电压低功耗CMOS射频低噪声放大器设计[D];清华大学;2005年
9 林强;射频线性功率放大器研究[D];华中科技大学;2005年
10 黄煜梅;CMOS蓝牙收发器中低噪声放大器的设计及高频噪声研究[D];复旦大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 李松亭;宽带增益可控差分CMOS低噪声放大器设计与分析[D];国防科学技术大学;2010年
2 乔长敏;1.57GHz CMOS低噪声放大器研究与实现[D];西安电子科技大学;2010年
3 黄波;基于0.18μmCMOS工艺的2.4GHz低噪声放大器的设计与实现[D];国防科学技术大学;2009年
4 苏俊;GPS、北斗双模用户机双频段低噪声放大器设计[D];北京交通大学;2009年
5 杜超;CMOS超宽带低噪声放大器和混频器的设计[D];湖南大学;2009年
6 吴琦;基于Doherty理论的L波段40W功放研究[D];电子科技大学;2007年
7 龙强;射频CMOS功率放大器的研究与应用[D];西安电子科技大学;2007年
8 金香菊;CMOS射频C类功率放大器研究与设计[D];电子科技大学;2007年
9 晏泽昕;2-30MHz宽带大功率放大器的研究与实现[D];电子科技大学;2004年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈涛;2.4GHz~2.7GHz高效率、高功率射频功率放大器的研究与设计[D];东南大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄丹;北斗S波段接收机小型化低噪声放大器的研制[D];河北科技大学;2016年
2 李辛琦;1.2GHz CMOS低噪声放大器的仿真设计与实现[D];电子科技大学;2015年
3 欧阳伟忠;六端口测距系统射频前端研究与设计[D];南京航空航天大学;2014年
4 韦晨君;应用于WSN的有源复数镜像抑制滤波器的研究与设计[D];南京理工大学;2014年
5 付晓俞;多频导航接收机中放大电路的研究[D];北方工业大学;2013年
6 伏奎;超低功耗射频接收机前端电路的研究与设计[D];湖南大学;2013年
7 侯铭言;卫星导航接收机低噪放的设计与研究[D];南京理工大学;2013年
8 姚春琦;面向4G无线通信接收机的具有多级噪声抵消技术的LNA设计[D];天津大学;2012年
9 孙超;基于MEMS平面变压器螺旋电感的研究及设计[D];电子科技大学;2012年
10 徐佳;CMOS宽带放大器设计技术研究[D];苏州大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;高频低噪声放大器[J];国外电子元器件;2001年01期
2 安毅,吕昕,高本庆;振幅比较单脉冲系统中前端低噪声放大器的选择[J];雷达与对抗;2001年01期
3 曹克,杨华中,汪蕙;低电压低功耗CMOS射频低噪声放大器的研究进展[J];微电子学;2003年04期
4 一凡;全波段毫米波低噪声放大器[J];微电子技术;2003年03期
5 张广,郑武团,田海林;低噪声放大器的网络设计法[J];现代电子技术;2004年01期
6 ;安捷伦科技推出具关断功能的超低噪声放大器模块[J];电子与电脑;2005年11期
7 张红南;黄雅攸;蒋超;颜永红;;高增益低功耗CMOS低噪声放大器的设计[J];微计算机信息;2008年29期
8 刘峻;卢剑;李新;郭宇;苏建华;梁洁;;一种低噪声放大器的白噪声分析[J];中国集成电路;2009年08期
9 周伟中;;低噪声放大器的仿真设计[J];科技资讯;2010年14期
10 张维佳;;非平衡变换低噪声放大器的设计[J];信息通信;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张乾本;;45°K超低噪声放大器[A];1993年全国微波会议论文集(下册)[C];1993年
2 高飞;张晓平;郜龙马;朱美红;曹必松;高葆新;;低温低噪声放大器特性研究[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
3 郑磊;胡皓全;田立卿;;低噪声放大器的设计[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第三册)[C];2006年
4 郭伟;鲍景富;;低噪声放大器稳定性分析与设计方法[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
5 贺菁;董宇亮;徐军;李桂萍;;5mm宽带低噪声放大器的研制[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
6 刘畅;梁晓新;阎跃鹏;;射频宽带低噪声放大器设计[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年
7 王云峰;李磊;梁远军;朱文龙;;双平衡支路低噪声放大器的设计与测试[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年
8 刘宝宏;陈东坡;毛军发;;一种采用正体偏置和增益增强技术的低电压低功耗低噪声放大器[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
9 张利飞;汪海勇;;低噪声放大器的仿真设计[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
10 王汉华;胡先进;;卫星电视低噪声放大器的设计[A];1997年全国微波会议论文集(上册)[C];1997年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 四川 张达 编译;增益从1到1000倍可变的高精度低噪声放大器[N];电子报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 井凯;SiGe HBT低噪声放大器的研究[D];西安电子科技大学;2016年
2 曹克;低电压低功耗CMOS射频低噪声放大器设计[D];清华大学;2005年
3 刘宝宏;CMOS工艺的低电压低噪声放大器研究[D];上海交通大学;2011年
4 黄煜梅;CMOS蓝牙收发器中低噪声放大器的设计及高频噪声研究[D];复旦大学;2004年
5 许永生;CMOS射频器件建模及低噪声放大器的设计研究[D];华东师范大学;2006年
6 李琨;低噪声放大器动态范围扩展的理论和方法研究[D];天津大学;2010年
7 王军;低噪声放大器模块化分析与设计的等效噪声模型法的研究[D];电子科技大学;1999年
8 黄东;面向多带多标准接收机的宽带CMOS低噪声放大器研究[D];中国科学技术大学;2015年
9 彭洋洋;微波/毫米波单片集成收发机中关键电路的设计及其小型化[D];浙江大学;2012年
10 李芹;无生产线模式微波单片集成电路设计与实验研究[D];东南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张全;宇航用低噪声放大器研制及其可靠性研究[D];西安电子科技大学;2012年
2 冯永革;低噪声放大器的研究与设计[D];南京理工大学;2015年
3 易凯;CMOS毫米波低噪声放大器设计[D];电子科技大学;2014年
4 赖宏南;超宽带大动态自动电平控制系统研究[D];电子科技大学;2014年
5 李佩;微波单片专用集成电路设计[D];电子科技大学;2009年
6 王轲;微波宽带低噪声放大器研究[D];电子科技大学;2015年
7 李凯;平衡式低噪声放大器设计[D];电子科技大学;2015年
8 赵艳阳;X波段限幅低噪声放大器设计与实现[D];电子科技大学;2014年
9 李辛琦;1.2GHz CMOS低噪声放大器的仿真设计与实现[D];电子科技大学;2015年
10 孙海昕;基于CMOS工艺的射频低噪声放大器的设计[D];黑龙江大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026