基于40nm CMOS工藝的變壓器耦合毫米波功率放大器的設計.pdf

1、近年來，電子信息技術的發(fā)展推動了無線通信技術的迅速發(fā)展。快速發(fā)展的多媒體技術使得人們對無線通信系統(tǒng)速率等要求也越來越高。低頻無線通信系統(tǒng)頻譜資源緊張，信號傳輸速率較低，難以滿足高速無線通信需求。而毫米波頻段頻譜資源豐富，且采用低階調制即可實現(xiàn)信號高速率傳輸。毫米波通信技術給無線通信帶來了新的研究方向和更多的選擇。
　　近十年來，人們對毫米波CMOS射頻前端電路進行了大量的研究。作為收發(fā)機無線通信系統(tǒng)中最重要的電路模塊之一，功率放大

2、器一直是學術界和工業(yè)界的研究熱點。采用CMOS工藝設計毫米波功率放大器具有高集成度、低成本等顯著優(yōu)勢，不過也存在著輸出功率較低、晶體管的增益較低、無源器件設計困難等問題。針對這些困難，本論文應用了一系列新的電路設計技術:采用偽差分共源放大器結構提高功率放大器的增益和隔離度;采用中和電容技術抵消了晶體管寄生效應;采用變壓器匹配技術，并利用圓輔助變壓器設計，減小了匹配網絡損耗，提高了功率放大器的輸出功率。在此基礎上，本論文討論了CMOS工藝

3、功率放大器的基礎理論，簡要介紹了CMOS工藝中的無源器件原理、毫米波CMOS功率放大器的基本設計思路等部分，重點介紹了降低有源晶體管損耗的版圖布局方式和變壓器匹配網絡設計。最終，基于TSMC40nm CMOS工藝，本論文設計了一款38GHz的毫米波功率放大器，初步嘗試解決CMOS工藝毫米波功率放大器設計過程中存在的問題。
　　本設計采用兩級放大器結構，芯片核心面積為230μm×590μm。在經過電路設計、無源器件電磁仿真、版圖設計