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毫米波CMOS集成电路收发机前端研究进展

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固体电子学研究与进展 2016年第3期36卷 195-206页

作者：余飞李平王春华长沙理工大学综合交通运输大数据智能处理湖南省重点实验室长沙410114 长沙理工大学计算机与通信工程学院长沙410114 湖南大学信息科学与工程学院长沙410082

对毫米波CMOS集成电路收发机前端技术进行了综述。介绍了毫米波CMOS集成电路收发机的研究背景,分别对毫米波CMOS集成电路收发机前端各个子模块进行了详细介绍和比较,并展望了毫米波CMOS集成电路的未来发展方向。

关键词：毫米波互补型金属氧化物半导体收发机前端子模块

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L、S波段射频收发机前端集成电路的研究与设计

L、S波段射频收发机前端集成电路的研究与设计

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作者：吴应坚南京邮电大学

学位级别：硕士

近些年来,认知无线电、软件无线电以及可配置多标准多带/宽带收发机越来越受到重视,而宽带收发机射频前端由于具有低功耗、小尺寸以及低复杂度等特点被广泛研究并采用。本文对应用于L、S波段的宽带射频收发前端集成电路设计技术进行了... 详细信息

近些年来,认知无线电、软件无线电以及可配置多标准多带/宽带收发机越来越受到重视,而宽带收发机射频前端由于具有低功耗、小尺寸以及低复杂度等特点被广泛研究并采用。本文对应用于L、S波段的宽带射频收发前端集成电路设计技术进行了深入研究,并采用标准0.18μm CMOS工艺分别设计了两款射频接收机前端集成电路和一款射频发射机前端集成电路。针对接收机获取信号动态范围大的特点,射频接收机前端分别采用可旁路LNA和负载可变LNA结合相应的下混频器来实现。具体地,前者包含的宽带LNA和下混频器主要基于共栅-电容交叉耦合结构实现,且LNA采用级间电感、并联峰化电感以及电流注入等技术来拓展带宽并降低噪声等。当LNA被旁路时,高线性度的下混频器直接接入信号通路,其利用T型匹配网络来实现宽带阻抗匹配。后者则主要基于正-负反馈结构实现,且LNA以电容交叉耦合形式的电流源代替传统的电感,节省了芯片面积,并通过切换负载阻抗的方式来实现高增益和高线性度的模式转换,而下混频器结合动态电流注入技术改善了噪声性能。针对发射机前端处理的信号幅度较大的特点,射频发射前端电路采用3.3V MOS管来提高线性度和击穿电压。其中,上混频器采用源退化电感与栅源简并电容结合的方式来实现输入窄带匹配和高线性度;驱动放大器选择伪差分的cascode结构来保证电路的线性度和稳定性。所设计的射频收发机前端均能工作在预期的1.3.3GHz频带且取得预期的性能。旁路式射频接收前端的芯片面积为3.61mm,后仿真结果表明:S-9.64dBm;负载切换式射频接收前端的芯片面积为1.16mm,后仿真结果表明:S-10dBm。射频发射前端的芯片面积为0.83mm,后仿真结果表明:S-8.61dBm,OP>5.02dBm。

关键词：收发机前端低噪声放大器混频器驱动放大器

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单天线FMCW雷达射频收发前端高隔离技术研究

单天线FMCW雷达射频收发前端高隔离技术研究

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作者：马世能电子科技大学

学位级别：硕士

随着对雷达小型化、低重量要求越来越高,调频连续波(FMCW)雷达尤其是收发共用同一个天线的单基地雷达,在军用和民用上得到了越来越多地关注。然而CW单基地雷达系统设计面临着一个重大挑战,就是如何解决发射信号到接收机的泄露问题。解... 详细信息

随着对雷达小型化、低重量要求越来越高,调频连续波(FMCW)雷达尤其是收发共用同一个天线的单基地雷达,在军用和民用上得到了越来越多地关注。然而CW单基地雷达系统设计面临着一个重大挑战,就是如何解决发射信号到接收机的泄露问题。解决这一问题,可使FMCW雷达作用距离更远,从而可使它的应用更加广泛。基于这种需求背景,关于提高连续波雷达收发隔离的相关技术研究在本文中得以开展。首先,调研了现有的高隔离技术,包括双天线空间隔离、环行器隔离以及各种对消技术;并从理论上阐述对消技术的工作原理。在此基础上,本文提出了将高隔离度环行器与数字闭环控制射频对消技术相结合的方案,可极大提高收发机之间的隔离度。其中误差检测电路采用外差结构,它的优点是,相比传统的模拟对消技术,可解决其中模拟混频器后存在的直流漂移问题。而且采用数字闭环控制,可实现更准确更灵活地对消控制。为了验证该方案的可行性,在X波段上设计了一个对消系统样机。首先根据系统设计要求,介绍了系统方案整个制定过程;并对系统按功能模块进行详细描述,还对关键性能进行分析。接着,详细地描述了微波前端相关电路及腔体设计过程,这是本文的主要工作内容之一。按照射频对消模块设计(包括馈通对消电路设计和误差检测电路设计)、发射机功放电路设计、电源板设计、以及腔体设计几个部分来展开说明。其中详细说明了关键器件选型,无源微波器件设计,电路图绘制,以及腔体结构优化。最后,详细介绍了系统中微波电路的测量调试。先进行单独模块测试,再组装联合起来进行测试。还分析了电路组装测试出现的问题,并给出了解决方法。最终微波前端的联合测试结果表明,在600MHz带宽内,射频对消部分可达到30dB以上的对消度;加上环行器的隔离度,整个系统对发射泄露信号的抑制度可以达到70dB以上,达到预定要求。最后总结了全文的工作成果,并对后续工作进行展望,提出需要改进的地方。

关键词：微波调频连续波(FMCW)雷达单基地雷达射频对消收发机前端高隔离度自适应泄露对消

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