射頻接收前端關(guān)鍵元器件及系統(tǒng)集成研究.pdf

1、射頻微波領(lǐng)域堅(jiān)實(shí)寬廣、系統(tǒng)深入的研究不斷推動(dòng)射頻接收機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高及國(guó)防、太空探測(cè)等方面發(fā)揮其越來(lái)越獨(dú)特的作用。射頻接收機(jī)正向著低成本、低功耗、小型化、多功能、高性能、多模式方向高速發(fā)展，制作高性能單片集成接收機(jī)，零中頻架構(gòu)成為首選。數(shù)字電路日益成熟的背景下，射頻部分設(shè)計(jì)的好壞將直接關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的性能。本文對(duì)CMOS RFIC前端關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。
　　首先，本文從實(shí)用螺旋電感繞型和結(jié)構(gòu)參數(shù)出發(fā)，結(jié)

2、合硅襯底螺旋電感(SIOS)的緊湊集總模型和三維全波電磁仿真軟件，通過(guò)理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)，采用分類(lèi)與對(duì)比實(shí)例計(jì)算了平面方形、平面八邊形、平面普通圓形、平面差分單層、平面差分雙層等電感的電性能參數(shù)，歸納分析了導(dǎo)致電感性能低下的原因并在前人的工作基礎(chǔ)上總結(jié)了設(shè)計(jì)在片電感應(yīng)該遵循的原則。同樣的方法，利用電路模擬結(jié)合3D-EM仿真，通過(guò)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)、仿真對(duì)比和理論分析的方法研究了射頻MIM型電容敏感度的問(wèn)題，獲得了設(shè)計(jì)CMOSMIM電容應(yīng)遵循的原則

3、。
　　其次，搭建了Linux系統(tǒng)下的RFIC設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)鏈接實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)，使RFIC設(shè)計(jì)中間流程大為縮短，實(shí)驗(yàn)仿真更加可靠，對(duì)電路協(xié)同優(yōu)化問(wèn)題的效率提升尤為明顯。RFIC的仿真設(shè)計(jì)流程通常分為前期和后期兩部分。前期仿真通常使用射頻電路設(shè)計(jì)軟件來(lái)進(jìn)行電路原理設(shè)計(jì)，其工作環(huán)境為Windows平臺(tái)。后期仿真通常使用Cadence軟件來(lái)進(jìn)行版圖生成和電路寄生參數(shù)的提取，其工作環(huán)境為L(zhǎng)inux平臺(tái)。由于二者的工作平臺(tái)并不一致，從而導(dǎo)致了RF

4、IC仿真設(shè)計(jì)全流程中的前后期數(shù)據(jù)交換以頻繁的導(dǎo)出、轉(zhuǎn)換、導(dǎo)入的方式來(lái)完成，而這種手動(dòng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的方式操作起來(lái)并不方便，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。在Linux環(huán)境下搭建前仿、后仿相互嵌套調(diào)用的動(dòng)態(tài)鏈接實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)，非常有效的解決了前仿與后仿之間的溝通協(xié)調(diào)難題，并且也適用于微波領(lǐng)域電路實(shí)驗(yàn)仿真?；谂_(tái)積電TSMC CM018RF工藝庫(kù)，以傳統(tǒng)Cascode結(jié)構(gòu)的CMOS LNA和經(jīng)過(guò)改進(jìn)的CMOS LNA的電路設(shè)計(jì)為例，在此動(dòng)態(tài)鏈接實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)上進(jìn)行了對(duì)

5、比研究與結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該平臺(tái)對(duì)RFIC全流程設(shè)計(jì)的效率提升極為明顯。
　　然后，基于系統(tǒng)組件的表格化實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，搭建了零中頻接收機(jī)測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)，解訣了架構(gòu)工程師進(jìn)行系統(tǒng)總體、各成員子模塊的性能規(guī)劃問(wèn)題，同時(shí)也解決了確認(rèn)功能和性能的行為級(jí)仿真的可靠性問(wèn)題。仿真采用的全部是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，這為架構(gòu)師準(zhǔn)確的把握系統(tǒng)功能提供了研判依據(jù)，確保系統(tǒng)架構(gòu)師能夠在設(shè)計(jì)前期盡量真實(shí)的預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能，同時(shí)也便于降低研發(fā)成本、實(shí)時(shí)調(diào)整系統(tǒng)架構(gòu)。將電感和