基于锗硅工艺的太赫兹无变容管压控振荡器设计

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由于太赫兹波段在电磁波谱中所处的特殊位置,它具有很多优越的特性,在相关研究领域有着非常重要的学术和应用价值。压控振荡器(VCO)可用于实现锁相环(PLL)等电路的快速频率调谐,广泛用于卫星通信终端、基站、雷达、数字无线通信等电路系统中。VCO对电路系统的性能有很大的影响,是射频集成电路中的重要组成部分。与GaAs和InP相比较,SiGe BiCMOS在工艺成熟度,集成度具有竞争优势,且具有常规Si工艺所具有的成本优势。因此本课题采用SiGe BiCMOS工艺利用电子学的方法产生实现VCO,目标是产生260GHz左右的可调谐的太赫兹信号。
  本文详细介绍了压控振荡器的设计中需要了解的振荡器基本结构、太赫兹振荡器的实现方法,介绍了传输线、变压器的设计思想以及版图设计中的注意点。该太赫兹压控振荡器的核心振荡器采用考毕兹振荡器组成的差分对来实现推推振荡器结构,使得合成信号为振荡频率的二次谐波;太赫兹压控振荡器的调谐结构部分创新性地采用无变容管结构,该调谐结构包含了变压器、基极RL负反馈三极管差分对等单元。
  本文给出了太赫兹无变容管压控振荡器的电路设计、版图设计以及路场联合仿真。路场联合仿真结果显示压控振荡器中心振荡频率在257.9GHz处,最大输出功率为-5.0dBm , DC-RF效率为0.37%,在1MHz频偏处的相位噪声是-88dBc/Hz,频率在255.9GHz到260.1GHz之间可调。
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