毫米波CMOS全集成壓控振蕩器和開關(guān)的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展及高速率寬頻帶通信市場需求的不斷擴大，設(shè)計和實現(xiàn)具有高集成度、高性能、低功耗和低成本的毫米波單片集成電路迫在眉睫。近年來，隨著深亞微米和納米CMOS工藝的日趨成熟，其溝道長度不斷減小，截止頻率fT不斷增加，和Si基CMOS具有低成本、低功耗以及能與基帶IC模塊的工藝相兼容等特點，設(shè)計和實現(xiàn)毫米波CMOS集成電路已成為國際上的研究熱點。本文采用標(biāo)準(zhǔn)0.18pm 1P6M CMOS工藝對應(yīng)用于毫米波段的有源、無源器

2、件進(jìn)行了建模，并設(shè)計實現(xiàn)了36GHz CMOS集成壓控振蕩器和收發(fā)機開關(guān)。 本文首先對應(yīng)用于毫米波段的無源器件(共面波導(dǎo)傳輸線)和有源器件(MOS場效應(yīng)晶體管和MOS變?nèi)莨?進(jìn)行了詳細(xì)的探討，研究了它們的器件構(gòu)造、工作原理、版圖、等效電路模型等，給出了具體的建模方法和過程。隨后分析了無線收發(fā)機中壓控振蕩器(VCO)和開關(guān)的實現(xiàn)方案，并研究了VCO的相位噪聲，給出了適合毫米波應(yīng)用的36GHz串并(Series-Shunt)聯(lián)式對稱

3、開關(guān)結(jié)構(gòu)和雙推(push-push)式的交叉耦合VCO結(jié)構(gòu)。 本文采用MINIMOS-NT器件仿真軟件設(shè)計實現(xiàn)了基于標(biāo)準(zhǔn)0.18μm CMOS工藝，柵長0.18μm，柵寬100μm的NMOS晶體管建模以及積累型MOS變?nèi)莨艿慕?，采用HFSS首次完成了Si基新型V型接地共面波導(dǎo)(VGCPW)傳輸線的物理建模，由物理模型得到的等效傳輸線電路模型可以較好地預(yù)測其真實器件從100MHz到40GHz頻率范圍內(nèi)的高頻性能。采用Canden