Детальная информация

Цель работы – исследование путей построения и разработка на их основе генератора, управляемого напряжением, СВЧ диапазона с низким уровнем фазовых шумов в рамках технологии SiGe BiCMOS 130-нм техпроцесса на основе стандартных промышленных компонентов компании Nexperia. В результате исследования был проведён анализ различных схемотехнических решений ГУН, на основе которого была выбрана референсная схема генератора, управляющегося напряжением. Были исследованы методы разработки планарных индуктивностей и трансформаторов, в результате чего были разработаны планарные индуктивность и трансформатор, отвечающие заданным требованиям. Была разработана принципиальная схема генератора, управляемого напряжением, по результатам анализа которой был совершён переход на реальные компоненты. Вследствие этого, была разработана топология ГУН, произведены схемотехническое и электромагнитное моделирование, позволяющие проанализировать генератор в частотной и временной областях. Также вычислен диапазон перестройки частоты и фазовый шум. По результатам моделирования устройство обладает следующими характеристиками: на центральной частоте 15 ГГц минимальный фазовый шум составил -107.8 дБн/Гц при отстройке 1 МГц и – 128.4 дБн/Гц при отстройке в 10 МГц. Полученный диапазон перестройки частоты равен 1,5 ГГц, что составляет 10% относительно несущей центральной частоты.

The aim is to investigate ways to build and develop on their basis a voltagecontrolled microwave generator with a low level of phase noise within the framework of the SiGe BiCMOS 130 nm process technology based on standard industrial components from Nexperia. As a result of the study, a schematic diagram of a voltage-controlled oscillator was developed, according to the results of the analysis of which the transition to real components was made. In consequence, the VCO topology was developed, circuit engineering and electromagnetic modeling were performed, allowing the generator to be analyzed in the frequency and time domains. The frequency tuning range and phase noise were also calculated. The oscillator features a phase noise of −107.8 dBc/Hz at 1MHz offset from the carrier, a wide 10% tuning range. In conclusion, the results indicate the potential of this design and its feasibility for implementation in highly integrated transceiver devices.

• Содержание
• Определения, обозначения и сокращения
• Введение
• 1 Физика работы радиочастотных ГУН на КМОП
• 1.1 Принцип работы генераторов, управляемых напряжением
• 1.1.1 Условия возбуждения ГУН
• 1.2 Фазовый шум
• 1.2.1 Оценка фазового шума
• 1.3 Сравнительный анализ топологий ГУН
• 1.3.1 Методы уменьшения фазового шума в топологии Колпитца
• 1.4. Выводы и постановка задачи
• 2 Разработка и анализ принципиальной схемы и основных компонентов гун
• 2.1 Разработка принципиальной схемы, определение номиналов компонентов
• 2.2. Электромагнитное моделирование индуктивности
• 2.3 Электромагнитное моделирование трансформатора
• 2.4 Разработка схемы ГУН на реальных компонентах
• 2.5 Анализ результатов моделирования во временной области
• 3 Разработка и анализ топологии гун
• 3.1 Разработка и моделирование топологии ГУН
• 3.2 Моделирование фазового шума и диапазона перестройки топологии ГУН
• Заключение
• Список литературы