正交相位输出压控振荡器的低相位噪声优化设计

分析了负阻结构 LC 压控振荡器各组成部分对相位噪声的贡献途径及优化方法;介绍了利用两独立 VCO 核心输出正交相位信号的原理及其相位噪声优化方法;利用所得结论设计出工作于 ISM波段2.4GHz 的 QVCO,相位噪声在100kHz、1MHz 和3MHz 频偏处分别达到-103.3、-121.1和-125.9dBc/Hz,仅消耗功率3.8 mW;所设计电路利用 HJTC0.18μm工艺制造,占用芯片面积0.75mm×1mm。     

低相位噪声宽带LC压控振荡器设计

基于0.13μm CMOS工艺,设计了一款低相位噪声宽带LC压控振荡器。采用开关电容阵列使VCO在达到宽调谐范围的同时保持了低相位噪声。采用可变容阵列提高了VCO频率调谐曲线的线性度。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,电路功耗为3.6 m W。频率调谐范围4.58 GHz-5.35 GHz,中心频率5 GHz,在偏离中心频率1 MHz处相位噪声为-125d Bc/Hz。     

差分LC压控振荡器相位噪声和功耗的优化

基于0.18um射频CMOS工艺,提出三种LC压控振荡器相位噪声和功耗的优化方法.主要思想是:一,通过精心设计,使得PMOS和NMOS差分晶体管对的跨导相等,从而取得对称的输出电压;二,采用偏置晶体管的噪声滤除技术,进一步降低相位噪声;三,确保差分晶体管对的工作区域始终在饱和区和三极管区的边界上,从而实现相位噪声和功耗的最优化.仿真结果证明,在中心频率为2GHz、频率调谐范围为12.4%的条件下,得到最优化的相位噪声为:-102.6dBc/Hz@100KHz、-121.1dBc/Hz@600KHz,且功耗仅为5.4mW.     

2．4GHz低相位噪声CMOS负阻LC压控振荡器设计

为了有效降低工作于射频段的全集成CMOS负阻LC压控振荡器的相位噪声．介绍了利用电阻电容滤波技术对振荡器相位噪声的优化,并采用Chartered 0．35μm CMOS标准工艺设计了一款全集成CMOS负阻LC压控振荡器,其中心频率为2.4GHz,频率调谐范围达到300MHz,在3．3V电压下工作时,静态电流为12mA,在偏离中心频率600kHz处,仿真得到的相位噪声为-121dBc／Hz。该设计有效地验证了电阻电容滤波技术对相位噪声的优化效果,并为全集成低相位噪声CMOS负阻LC压控振荡器的设计提供了一种参考电路。     

一种射频接收芯片中的低相位噪声压控振荡器

本文介绍了一种适用于ASK幅移键控接收器芯片中锁相环电路,集成于芯片内的LC压控振荡器,它的LC振荡电路采用了一种增强型的特别结构。芯片采用锁相环电路来产生本振信号。接收器通过它工作在290MHz到470MHz的ISM频段。锁相环中的VCO采用了差分对结构的LC压控振荡器结构,在1V到5V的控制电压下能产生290到470的可调频率,输出功率为2.20到2.30dBm。该VCO采用了增强型结构的LC振荡电路以得到更高的Q值来减小相位噪声,采用这种特殊结构,它能在433MHz载波的100kHz偏移范围内实现-99.7dBc/Hz的相位噪声。与普通LC振荡电路结构相比,该结构能使VCO相位噪声减小3dBc以上。且由于该电路由较少的有源器件组成,因此该VCO有着非常低的功耗和成本。     

一种用于铷原子钟的低相位噪声压控振荡器

基于相干布局囚禁(CPT)现象研制的原子钟与传统原子钟相比,能够提供更高的时间精度,且有利于原子钟向微型化、低功耗方向发展。在不同种类的CPT原子钟中,铷原子钟应用最为广泛,而其性能的优劣很大一部分取决于自身内部的用于提供微波信号源的压控振荡器(VCO)。基于此,利用高品质因数的同轴谐振器和Clapp振荡电路,首先根据负阻分析法使电路快速起振,并结合虚拟地技术对电路参数进行优化,完成了一个小体积、低相位噪声的3.035 GHz压控振荡器的设计。其相位噪声为-60.49 d Bc/Hz@300 Hz、-73.08 d Bc/Hz@1 k Hz和-97.48 d Bc/Hz@10 k Hz,压控调节灵敏度为12 MHz/V,输出信号的功率为-1.13 d Bm,满足铷原子钟的应用需求。     

低相位噪声低功耗LC压控振荡器的设计

在分析压控振荡器相位噪声的基础上,通过采用尾电流整形滤波技术设计了一种低相位噪声低功耗差分LC压控振荡器.电路设计采用TSMC 0.18um 1P6M CMOS RF工艺,利用Cadence软件中的SpectreRF工具对电路进行了仿真,结果显示,在电源电压VDD=1.8V时,其中心频率为1.8GHz,频率的变化范围为1.43～1.82 GHz,相位噪声为-121dBc/Hz@600kHz.静态功耗仅为2.5mW(1.8V×1.39mA).     

一种CMOS电流饥饿型环形压控振荡器

设计了一种基于CSMC的0.5μm工艺的电流饥饿型环形压控振荡器。仿真工具采用Cadence Spectre,仿真结果表明,振荡器相位噪声达到了-105.432dBc/Hz@1MHz。     

Ku波段0.18μm CMOS压控振荡器电路设计

在TSMC 0.18μm RF CMOS工艺下设计了一个Ku波段电感电容压控振荡器,该电路采用NMOS交叉耦合型,结合滤波技术降低相位噪声,并利用开关电容阵列为其扩频,使电路获得卓越的性能。后仿真结果表明,该电路实现了10 GHz~14 GHz的宽调频,在整个频带内其相位噪声低于-112 dBc/Hz在1 MHz的偏移处;在1.8 V的电压下,核心电路工作电流为5 mA。     

利用Eldo RF对振荡器相位噪声的优化

相位噪声是振荡器设计中的一个重要指标,也是较难优化的一个指标,特别是在集成电路设计中片上电感的品质因数比较低的条件下.Eldo RF是Mentor公司用于射频集成电路设计的仿真工具,利用Eldo RF分析了振荡器中各个器件对相位噪声的影响,并进行了优化噪声的设计,最终使相位噪声优化了37 dBc/Hz.     

RF MEMS在微波器件中的小型化应用

文章首先阐述了微电子机械系统(MEMS)技术的基本概念、工艺流程及发展概况;其次,介绍了RF MEMS技术在射频系统中的应用及RF MEMS器件在功耗、体积、质量、性能和成本上的优势;最后重点介绍了RF MEMS技术应用,包括RF MEMS开关、移相器、谐振器和滤波器等典型微波元器件,分析其结构特征、发展现状和相对于传统器件的性能优势,在此基础上展望RF MEMS技术应用前景。     

串联电容式RF MEMS开关设计与制造研究

介绍了一种串联电容式RF MEMS开关的设计与制造。所设计的串联电容式RF MEMS开关利用薄膜淀积中产生的内应力使MEMS桥膜向上发生翘曲,从而提高所设计的开关的隔离度,克服了串联电容式RF MEMS开关通常只有在1GHz以下才能获得较高隔离度的缺点。其工艺与并联电容式RF MEMS开关完全相同,解决了并联电容式RF MEMS开关不能应用于低频段(<10GHz)的问题。其插入损耗为-0.88dB@3GHz,在6GHz以上,插入损耗为-0.5dB;隔离度为-33.5dB@900MHz、-24dB@3GH和-20dB@5GHz,适合于3~5GHz频段的应用。     

一种平板式MEMSRF射频开关的设计

介绍了一种实用的平板电容式MEMSRF射频开关。研究了外加驱动电压与由此所引起的极板间距和极板受力变化之间的非线性关系,提出了一种有效的基于有限元的设计分析方法,在此基础上设计了相应的MEMS加工工艺流程,并给出了具体的MEMS工艺。     

宽带直接接触式RF MEMS开关

本文提出一种静电驱动直接接触式宽带MEMS开关,包含CPW传输线、双U型金属悬臂梁、触点和锚区,兼顾了开关接触可靠、克服微结构粘连和低驱动电压三大结构可靠性设计因素。本开关为三端口开关,使用低温表面微机械工艺,制作在400μm厚的高阻硅衬底上,芯片尺寸0.8mm×0.9mm。样品在片测试结果表明,在6GHz频点,开关本征损耗0.1dB,隔离度24.8dB,等效开关接触电阻0.6Ω,关态电容6.4fF,开关时间47μs,开关驱动电压为20-60V。     

一种低驱动电压的SP4T RF MEMS开关

设计并制备了一种低电压的静电驱动接触式单刀四掷(SP4T)RFMEMS开关。单元开关采用以低应力氮氧化硅(SiON)作为桥膜的双端固定桥式结构,并利用附着的金层形成接触结构。整个SP4T开关包括与50Ω特征阻抗相匹配的共面波导,1个输入端,4个输出端,4个静电驱动的侧拉桥,以及4个驱动引出区(pad)。测试数据表明,开关驱动电压18.8V;插入损耗S21<0.26dB@DC-3GHz,S31<0.46dB@DC-3GHz;隔离度S21>69.5dB@DC-3GHz,S31>69.2dB@DC-3GHz。结果显示,此开关的隔离度在所有输出端有很好的一致性,插损在DC-3GHz的频段内均较小,非常适合低频使用。     

介质层充电对电容式RF MEMS 开关的影响

电容式RF MEMS开关介质层电荷累积被认为是导致开关失效的主要原因.基于电容式RF MEMS开关工作过程中电场强度的变化,分析讨论了累积电荷的来源,并推导出相应的计算公式.对于随机性较大的界面极化问题,根据理论计算公式,提出从工艺上减小极化现象发生的解决方案.在讨论影响介质层电荷注入各种因素及相互之间关系的基础上,建立了基于电荷累积的开关寿命预测模型.     

RF MEMS开关在牺牲层工艺上的改进

通过对传统的RF MEMS开关采取在信号线上电镀桥墩、改进桥梁的形状以及在桥背面设计接触点的新颖方法,使得RF MEMS开关的下拉电压减小、开关时间缩短和可靠性提高.在工艺上,特别采用了对聚酰亚胺牺牲层进行全刻蚀和半刻蚀的改进加工流程来实现桥背面的接触点.测试结果表明:开关的下拉电压为28V,最低开关时间为0.8μs,开关寿命达7×105次,0～10GHz的插入损耗在0～0.5dB,隔离度为35～45dB.     

Fabrication of RF MEMS variable capacitors by deep X-ray lithography and electroplating

Radio frequency micro electro-mechanical systems (RF MEMS) vertical cantilever variable capacitors fabricated using deep X-ray lithography and electroplating are presented. Polymethylmethacrylate (PMMA) layers of 100 μm and 150 μm have been patterned and electroplated with 70 μm and 100 μm thick nickel. A 3 μm thick titanium layer was used as plating base as well as etch time-controlled sacrificial layer for the release of the cantilever beam. The parallel plate layout includes narrow gaps and cantilever beams with an aspect ratio in nickel of up to 60 for 1 mm long features. Auxiliary structures support the beams and gaps during the processing. Room temperature electroplating significantly reduces the risk of deformations compared to the standard process temperature of 52°C. The capacitors operate in the 1–5 GHz range, and demonstrate good RF performance, with quality factors on the order of 170 at 1 GHz for a 1 pF capacitance.     

Inductively‐loaded RF MEMS reconfigurable filters

This article presents an inductively loaded radio frequency (RF) microelectromechanical systems (MEMS) reconfigurable filter with spurious suppression implemented using packaged metal‐contact switches. Both simulation and measurement results show a two‐state, two‐pole 5% filter with a tuning range of 17% from 1.06 GHz to 1.23 GHz, an insertion loss of 1.56–2.28 dB and return loss better than 13 dB over the tuning range. The spurious passband response in both states is suppressed below ?20 dB. The unloaded Q of the filter changes from 127 to 75 as the filter is tuned from 1.06 GHz to 1.23 GHz. The design and full‐wave simulation of a two‐bit RF MEMS tunable filter with inductively loaded resonators and monolithic metal‐contact MEMS switches is also presented to prove the capability of applying the inductive‐loading technique to multibit reconfigurable filters. The simulation results for a two‐bit reconfigurable filter show 2.5 times improvement in the tuning range compared with the two‐state reconfigurable filter due to lower parasitics associated with monolithic metal‐contact MEMS switches in the filter structure. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2009.     

RF MEMS电容式开关结构层释放技术

研究了RF MEMS开关的制造工艺流程和聚酰亚胺牺牲层的去除工艺。在开关的设计和加工中采用在信号线两侧的地线上生长一层绝缘介质层,直流偏置线生成在绝缘介质层之上,与桥的锚点相连接,实现了交直流隔离。讨论了干法刻蚀和湿法刻蚀牺牲层技术。干法刻蚀容易造成绝缘介质层的刻蚀和损伤。采用湿法刻蚀结合临界点干燥技术,可以获得理想的微梁结构。通过测试,开关样品的下拉电压为34 V～40 V,下拉距离为(1.7±0.2)μm,满足设计要求。