60GHz毫米波功率源關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文對(duì)目前60GHz前端集成電路輸出功率低的問題，提出了一種新穎的基于CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)高功率60GHz毫米波功率源的電路結(jié)構(gòu)新方案，該結(jié)構(gòu)由環(huán)形駐波振蕩器(Standing Wave Oscillator, SWO)陣列、差分功率放大器陣列、“TE101-λ/4”功率合成器構(gòu)成，具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，能將幾個(gè)、十幾個(gè)、數(shù)十個(gè)以矩陣形式分布在芯片上的功率放大器的輸出功率高效地合成，從而得到高功率輸出。文章第一部分詳細(xì)分析了SWO的原理、等效

2、電路模型，并將振蕩頻率、振蕩幅度、起振條件、相位噪聲和電路功耗等性能參數(shù)擬合成正多項(xiàng)式函數(shù)形式，從而將復(fù)雜的電路參數(shù)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為幾何規(guī)劃問題，大大提高了設(shè)計(jì)效率。幾個(gè)不同頻率的SWO實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示仿真結(jié)果和優(yōu)化結(jié)果非常吻合，說明該電路模型在很寬的頻率范圍內(nèi)都非常準(zhǔn)確?；贕P優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了一個(gè)0.18μm CMOS工藝的30GHz環(huán)形SWO陣列，后仿結(jié)果顯示振蕩頻率為30.35GHz,相位噪聲為-101.86dBc/Hz@1MHz

3、，振蕩幅度0.25V，功耗161mW，整個(gè)芯片面積為800×990μm2，符合最初設(shè)計(jì)要求。該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法完全適用于今后在0.13μm CMOS工藝上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)60GHz的環(huán)形SWO陣列。文章第二部分仿真了一種“TE101-λ/4”功率合成結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能將多個(gè)差分功率放大器的λ/4諧振器能量耦合到工作于TE101模的矩形空腔諧振器輸出。這種結(jié)構(gòu)可在封裝層面上實(shí)現(xiàn)，降低損耗，大大提高諧振器品質(zhì)因素。這部分文章首先詳細(xì)分析了λ/4通孔傳輸線諧