射頻接收前端關鍵元器件及系統(tǒng)集成研究.pdf

1、射頻微波領域堅實寬廣、系統(tǒng)深入的研究不斷推動射頻接收機在國民經濟的發(fā)展和人民物質生活水平的提高及國防、太空探測等方面發(fā)揮其越來越獨特的作用。射頻接收機正向著低成本、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，零中頻架構成為首選。數字電路日益成熟的背景下，射頻部分設計的好壞將直接關系著整個系統(tǒng)的性能。本文對CMOS RFIC前端關鍵問題進行了研究。
　　首先，本文從實用螺旋電感繞型和結構參數出發(fā)，結

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，通過理論分析和仿真實驗，采用分類與對比實例計算了平面方形、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，歸納分析了導致電感性能低下的原因并在前人的工作基礎上總結了設計在片電感應該遵循的原則。同樣的方法，利用電路模擬結合3D-EM仿真，通過分類實驗、仿真對比和理論分析的方法研究了射頻MIM型電容敏感度的問題，獲得了設計CMOSMIM電容應遵循的原則

3、。
　　其次，搭建了Linux系統(tǒng)下的RFIC設計的動態(tài)鏈接實驗仿真平臺，使RFIC設計中間流程大為縮短，實驗仿真更加可靠，對電路協(xié)同優(yōu)化問題的效率提升尤為明顯。RFIC的仿真設計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計軟件來進行電路原理設計，其工作環(huán)境為Windows平臺。后期仿真通常使用Cadence軟件來進行版圖生成和電路寄生參數的提取，其工作環(huán)境為Linux平臺。由于二者的工作平臺并不一致，從而導致了RF

4、IC仿真設計全流程中的前后期數據交換以頻繁的導出、轉換、導入的方式來完成，而這種手動轉換數據的方式操作起來并不方便，容易出現錯誤。在Linux環(huán)境下搭建前仿、后仿相互嵌套調用的動態(tài)鏈接實驗仿真平臺，非常有效的解決了前仿與后仿之間的溝通協(xié)調難題，并且也適用于微波領域電路實驗仿真?；谂_積電TSMC CM018RF工藝庫，以傳統(tǒng)Cascode結構的CMOS LNA和經過改進的CMOS LNA的電路設計為例，在此動態(tài)鏈接實驗仿真平臺上進行了對

5、比研究與結果分析。實驗結果表明，該平臺對RFIC全流程設計的效率提升極為明顯。
　　然后，基于系統(tǒng)組件的表格化實測數據，搭建了零中頻接收機測試驗證平臺，解訣了架構工程師進行系統(tǒng)總體、各成員子模塊的性能規(guī)劃問題，同時也解決了確認功能和性能的行為級仿真的可靠性問題。仿真采用的全部是實測數據，這為架構師準確的把握系統(tǒng)功能提供了研判依據，確保系統(tǒng)架構師能夠在設計前期盡量真實的預測系統(tǒng)性能，同時也便于降低研發(fā)成本、實時調整系統(tǒng)架構。將電感和