CMOS毫米波注入鎖定分頻器及OOK調(diào)制器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、為了適應(yīng)日益增長(zhǎng)的高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)男枨笠约靶屡d應(yīng)用(如HDTV)的發(fā)展,用于短距離高速無(wú)線收發(fā)機(jī)的毫米波鎖相源以及OOK收發(fā)機(jī)的研究日趨活躍。毫米波分頻器具有多種結(jié)構(gòu)可供選擇,其中注入鎖定結(jié)構(gòu)具有高工作頻率、低功耗以及低相位噪聲等優(yōu)點(diǎn),從而成為一個(gè)理想的選擇。OOK收發(fā)機(jī)的開(kāi)關(guān)隔離度是衡量其性能的重要指標(biāo),而這一指標(biāo)主要是由OOK調(diào)制器決定。本文以注入鎖定分頻器和OOK調(diào)制器為研究課題,重點(diǎn)研究了注入鎖定分頻器的頻率鎖定范圍、動(dòng)態(tài)特性、相

2、位噪聲以及OOK調(diào)制器的開(kāi)關(guān)隔離度等,主要研究?jī)?nèi)容分為如下四部分:
　　第一部分對(duì)注入鎖定分頻器進(jìn)行模型分析。介紹了其自由諧振模型、Alder模型、Miller模型、通用模型;并對(duì)其頻率鎖定范圍、動(dòng)態(tài)特性以及相位噪聲進(jìn)行了理論分析,從宏觀的角度認(rèn)識(shí)注入鎖定現(xiàn)象以及注入鎖定分頻器的相位噪聲來(lái)源。
　　第二部分從電路的角度對(duì)注入鎖定分頻器的頻率鎖定范圍、相位噪聲等核心參數(shù)進(jìn)行了更加細(xì)致的分析,得出了頻率鎖定范圍、相位噪聲與電路參

3、數(shù)之間的關(guān)系,從而得到注入鎖定分頻器的寬頻率鎖定范圍設(shè)計(jì)及其低相位噪聲設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法。
　　第三部分詳細(xì)討論了毫米波注入鎖定分頻器的設(shè)計(jì)方法。首先介紹了基于最大輸出功率理論設(shè)計(jì)交叉耦合對(duì)的方法,并通過(guò)提取負(fù)電導(dǎo)的傳統(tǒng)方法對(duì)這種方法的正確性進(jìn)行了合理的驗(yàn)證;然后深刻剖析了注入管的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓以及分頻器的輸出電壓幅度對(duì)頻率鎖定范圍的影響;與此同時(shí)將基于HFSS設(shè)計(jì)的片上無(wú)源器件的仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比,證明了HFSS設(shè)計(jì)片上無(wú)源器件的方

4、法具有很高的精度;最后設(shè)計(jì)了一款功耗約為7.5mW,其鎖定輸入頻率從54.6GHz變化到68.5GHz,頻率鎖定范圍達(dá)13.9GHz(23％)。該注入鎖定分頻器涵蓋了所有國(guó)家在60GHz頻段劃分的頻率范圍(57~66GHz)。
　　最后詳細(xì)介紹了高隔離度 OOK調(diào)制器的設(shè)計(jì)方法。首先通過(guò)分析傳統(tǒng) OOK調(diào)制器的電流路徑,提出了高隔離度 OOK調(diào)制器的新結(jié)構(gòu);其中集成在Q-LINKPAN OOK發(fā)射機(jī)中的OOK調(diào)制器的開(kāi)關(guān)隔離度的實(shí)