60GHz毫米波功率源關鍵技術研究.pdf

1、本文對目前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技術實現高功率60GHz毫米波功率源的電路結構新方案，該結構由環(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”功率合成器構成，具有網絡結構的特點，能將幾個、十幾個、數十個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擬合成正多項式函數形式，從而將復雜的電路參數優(yōu)化問題轉換為幾何規(guī)劃問題，大大提高了設計效率。幾個不同頻率的SWO實驗結果顯示仿真結果和優(yōu)化結果非常吻合，說明該電路模型在很寬的頻率范圍內都非常準確?；贕P優(yōu)化設計方法，設計了一個0.18μm CMOS工藝的30GHz環(huán)形SWO陣列，后仿結果顯示振蕩頻率為30.35GHz,相位噪聲為-101.86dBc/Hz@1MHz

3、，振蕩幅度0.25V，功耗161mW，整個芯片面積為800×990μm2，符合最初設計要求。該優(yōu)化設計方法完全適用于今后在0.13μm CMOS工藝上設計實現60GHz的環(huán)形SWO陣列。文章第二部分仿真了一種“TE101-λ/4”功率合成結構，該結構能將多個差分功率放大器的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。這種結構可在封裝層面上實現，降低損耗，大大提高諧振器品質因素。這部分文章首先詳細分析了λ/4通孔傳輸線諧