有源相控阵射频前端关键器件设计

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daodaotianxia1234
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随着5G通讯,天地一体化网络,高精度成像等领域的快速发展,电子系统对多波束、大带宽、低延时的要求越来越高,因此,有源相控阵技术成为研究热点之一,其应用也越来越广泛。本地振荡器和移相器作为有源相控阵系统中的关键元器件,对相控阵系统的性能有着重要影响,因此本文着重对本地振荡器和延迟线进行了研究,降低了本地振荡器的相位噪声,缩小了延迟线的电路面积,有效的降低了相控阵射频前端的体积,提升了射频前端的性能。主要研究内容和创新点如下:针对高频信号精度低的问题,本文基于130nm Si Ge Bi CMOS工艺设计了20GHz的电荷泵锁相环。改进了差分Colpitts结构压控振荡器,降低了相位噪声,提升了信号稳定性。同时采用7级二分频器级联实现了128分频器链路,创新性地使用了电流型逻辑和电压型逻辑电路相结合的的结构,在实现高频性能的同时大大减小了芯片的面积。分频器链用于锁相环的反馈回路,提升了分频比,使得锁相环实现了参考时钟信号128倍的频率放大。针对平面微带延迟线面积过大的问题,采用柔性电路板将平面结构转变为立体电路,有效减小了延迟线在相控阵封装系统中的面积。本文实现了中心频率为20GHz窄带真延时系统,分别实现了75ps、100ps、125ps、150ps、175ps五种时延的延迟线设计。柔性的介质基板可进行一定程度的弯曲,在封装中减小其所占的面积,将平面结构电路在封装中的面积降低了68%。
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