基于硅基65 nm互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺,设计了一款工作频率为91.6~93.2 GHz的压控振荡器(Voltage Control Oscillator,VCO)。使用基于变压器结构的高品质因子电感改善了VCO电路的相位...
详细信息
基于硅基65 nm互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺,设计了一款工作频率为91.6~93.2 GHz的压控振荡器(Voltage Control Oscillator,VCO)。使用基于变压器结构的高品质因子电感改善了VCO电路的相位噪声,并采用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)开关阵列和变容管共同实现了该VCO电路的频率调谐。VCO的输出信号通过电感的耦合线圈输出,降低了电路版图布版难度。仿真实验结果表明,提出的VCO电路的功耗为13.6 mW,调谐范围为1.6 GHz,输出功率大于-14.5 dBm,偏离振荡频率10 MHz处的相位噪声优于-107.7 dBc/Hz。
随着用户对高速率低时延通信技术的需求日益提高,5G毫米波成为引领无线通信领域中新一轮技术突破的研究热点。滤波器和振荡器作为5G毫米波电路中关键模块,分别为高性能收发系统提供良好的选频特性与本振信号。深入研究5G毫米波滤波器和振荡器将对提高通信系统的传输质量具有重要意义。本文针对我国的5G毫米波频段(24.25～27.5GHz/37～42.5GHz),研究并设计了应用于5G通信技术的高选择性低插入损耗的前端带通滤波器和双频段宽调谐范围低相位噪声的压控振荡器,研究工作及创新点如下:(1)针对偶数阶切比雪夫多项式的非对称问题,采用了一种改进型对称偶数阶切比雪夫多项式,解决了因偶数阶多项式非对称性而造成的输入输出阻抗不相等的问题,且相比低阶的奇数阶多项式具有更好的频率选择性。基于此多项式给出对称六阶低通原型元件值,设计了开窗结构与EBG结构的基片集成波导带通滤波器。所设计的滤波器均采用Rogers 5880 PCB工艺设计加工,其通带范围分别为36.83～42.82GHz和37.06～42.53GHz,实测开窗结构的基片集成波导带通滤波器通带范围为37.61～42.98GHz,验证了对称偶数阶滤波器的设计可行性。(2)针对5G毫米波频率源的频率可重构问题,提出了一款基于变压器负载开关电感的双频段压控振荡器。该振荡器采用开关电感实现双频段切换,使单个频率源集成了两组毫米波通信频段但不增加额外的电路面积与功耗。基于GF65nm CMOS工艺设计,调谐范围覆盖24.15～28.68GHz和35.50～44.98GHz,1MHz频偏处相位噪声范围为-103.39～-96.83 d Bc/Hz和-98.76～-96.09 d Bc/Hz。(3)针对正交频率源的正交精度问题,提出了一款基于变压器负载开关电感和同相注入耦合技术的正交双频段压控振荡器。该振荡器采用同相注入耦合提高正交精度,使单个频率源在集成了两组毫米波通信频段的基础上同时具备输出正交信号的功能。基于GF65nm CMOS工艺设计,调谐范围覆盖24.02～28.29GHz和35.22～44.14GHz,1MHz频偏处相位噪声范围为-100.4～-96.7 d Bc/Hz和-95.5～-94.2 d Bc/Hz,正交信号相位误差为1.69°。
暂无评论