文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
射频集成电路中低噪声放大器的设计优化及微带光子晶体滤波
器的分析设计
姓名:施麟书
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:黄达诠
20050301
浙江大学硕士学位论文
摘要
目前,射频集成电路存在广阔的市场,成为无线通信领域内研究的热点之一。
本文的主要对射频无线接收前端集成电路尤其是射频接收机部分进行了深入的
研究。其主要工作分为两部分
第一部分射频集成电路中低噪声放大器的设计和优化
首先对射频电子技术的发展和无线收发机的结构原理进行简要的介绍,然后
针对的物理特性展开分析讨论,包括能带,短沟道模型,噪声特性和
稳定性分析接下来对射频集成电路中的低噪声放大器进行详尽讨论和分析,特
别是对共源共栅低噪声放大器的设计进行优化,求得最小噪声下的沟道宽度和长
度在共源级己优化的基础上,为了实现低噪声放大器的性能最优,提出了对共
栅管的沟道宽度进行优化设计的方法。最后通过设计了一个
共源共栅结构对优化方法进行例证并进行讨论。
第二部分微带光子晶体滤波器的分析设计
首先介绍了现代微波滤波器的基本概念、技术指标、分类、设计方法及发展
方向,并对各种滤波器进行了比较和讨论,特别介绍了目前越来越受到重视的微
带滤波器。然后介绍了一种新的技术一光子晶体,从理论到应用,从产生到未
来的发展趋势。然后结合了光子晶体结构与微带线的特点,采用设计与仿
真软件设计出了性能良好的中心频率为的带阻微波滤波器。同时对光子
晶体滤波器的几何参数对滤波器性能指标的影响进行了定量的分析并讨论总结
最后介绍了在设计与仿真过程中获得的一些定性的规律和经验,为以后的优化设
计打下坚实的基础。
关键词射频低噪声放大器共源共栅光子晶体,滤波器,微带
浙江大学硕士学位论文
时
刀
,
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第一部分射频集成电路中低噪声放大器的设计
和优化
第一章绪论
互引言
随着无线的概念被广泛应用和接受,无线通信将会在社会生活中扮演越来越
重要的角色。在可以预计的将来,无线通信系统不仅会变得越来越稳定和值得信
赖,同时体积会变得越来越小,功能越来越集成。在过去的十年中,寻呼机、无
绳电话、模拟数字蜂窝电话等个人通信系统以及数字电视、广播得到了迅猛发
展,对重量轻、体积小、功耗低、成本低的收发器的需求也迅速增加,提高收发
器的集成度无疑是满足上述需求的重要途径,这便使射频设计的难度增大了。可
以说射频设计成了射频通信系统设计中的瓶颈。
射频,在无线通信中指的是到的频谱范
围。目前在无线通信技术领域,射频多指至的频率范围通信
系统的应用。目前射频技术的应用领域非常广。如高速语音、数据、图文与图
像传输、蜂窝式个人通信与基地站、低轨道卫星移动通信、无线局域网、无线接
入系统包括、全球卫星定位系统、卫星直播电视和多点多址分布系
统等
在以往的收发器中,数字处理部分通常采用低成本的标准工艺,射频
前端一般采用或工艺。由于芯片中数字处理部分通常
占到芯片面积的以上,集成度及功耗等指标的要求使得芯片不可能采用
以外的其他工艺,所以只有实现集成射频前端,才能实现单片集
成的收发器,并最终实现单片集成的移动通信产品。目前随着工艺的
发展,它的单位增益截止频率已经接近水平,同时出现了一些采用
艺实现的射频前端单元电路及收发器。这也使得采用工艺实现移动通
信产品的单芯片集成化成为可能。
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射频电子技术发展回顾
年英国物理学家麦克斯韦结了前人在电磁学方面
的工作,得出了电磁场方程,从理论上证明了电磁波的存在。年德国物理
学家赫兹用实验证实了电磁波的存在,麦克斯韦的理论得到了证实。从
此,许多国家的科学家开始努力研究如何用电磁波传输信息,这就是无线电通信。
年英国科学家马可尼成功的实现了无线电信号横越大西洋,可以认为从那
时起射频电子技术正式诞生。
年,波导传输线被和发现,他们通过实
验,证明了波导可以作为载带微波传输媒质,并能用于大功率的微波传送。但是
波导结构由于体积大、成本高,很快被年后发展起来的平面传输线所取代,
其中年出现的微带线,由于成本低、易于集成等优点,是平面传输线中应
用最广泛的一种结构。年肖克莱等人发明了晶体三极管,这是
电子技术发展史上又一个重要里程碑
年代开始,出现了将晶体管和微带线的结合,“管”、“路”的结合促成了
微波集成电路的发展。发展初期是由分立的固态有源器件与集成的无源元
件构成的混合微波集成