- 1、本文档共9页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
一种毫米波CMOS射频芯片嵌入式偶极子天线 来源:互联网 无线网络
一种毫米波CMOS射频芯片嵌入式偶极子天线
来源:互联网
无线网络不断增长的容量,对宽带多媒体组件的需求不断增加。特别是对于密集的本地通信来说,指定给无线个人网络(WPAN)的60GHz频带对于短距通信 具有特殊意义。这是因为在以60GHz为中心频率的8GHz带宽内由大气中的氧气引起的射频衰减为10到15dB/km。这使60GHz频段对于所有类型 的短距无线通信具有最重大的意义。为了在60GHz无线电中使用射频芯片嵌入式系统(SoC)方式,研究了整合低成本单片集成CMOS射频前端电路的天线。
?本文提出了一种60GHz CMOS射频芯片嵌入式偶极子天线。在这种射频芯片嵌入式天线的设计中采用了带有集成微带过孔不平衡-平衡器的平面偶极子天线结构。设计仿真中使用了一种 基于FEM的3-D全波EM solver—Ansoft公司的HFSS。天线芯片使用0.18微米CMOS工艺制造。所设计的射频芯片嵌入式天线的输入VSWR和天线增益晶圆上测量 使用微波探针台实行。
天线设计
图1给出了所提的平面印制偶极子天线。微带过孔不平衡-平衡器用作馈电同轴线和两个印制偶极子带之间的不平衡-平衡转换器。偶极子带的长度约为1/4波 长。微带线和偶极子带的接地面在同一个面。就像图中指出的那样,过孔允许一个印制偶极子带的馈电信号(点2)与另一个印制偶极子带的馈电信号(点1)拥有 相同的相位。因为顶层导体与微带线的接地面存在180°相差,印制偶极子带点2的馈电信号会与点1的另一个馈电信号之间存在180°相差。偶极子臂带宽度 选取为约等于波长的十分之一。微带馈线宽面的特征阻抗设计为50 Ω。印制偶极子和集成过孔不平衡-平衡器每个部分的尺寸必须经过精确的数值计算以获得所需的印制天线性能。图2给出了所设计的60GHz射频芯片嵌入式偶 极子天线的0.18微米CMOS工艺制成芯片布线与切面图。
仿真与测试结论
图3给出了HFSS仿真的天线电流分布。顶面和底面金属上的仿真电流密度矢量明显表示出了平衡电流分布和两个印制偶极子馈电点上电流流动矢量180°相位 差。这展示了集成微带不平衡-平衡器的作用。图4给出了一个制成60GHz CMOS射频芯片嵌入式天线的芯片显微图。芯片尺寸为0.75 × 0.66mm,基底厚度约为500mm。图5给出了天线输入VSWR晶圆上测量值,其在55到65GHz内小于3。图6和表1给出了60GHz天线仿真辐 射图样与H平面、E平面功率增益值。注意到,天线功率增益(绝对增益)Gp定义为:
图1 带有集成过孔不平衡-平衡器的平面耦极子天线
图2 60GHzCMOS射频芯片嵌入式天线芯片布线(a)和截面图(b)
图3 HFSS仿真图与仿真天线电流分布
图4 芯片显微图
图5 仿真和实测天线输入VSWR表1 60GHz仿真天线功率增益
图6 60GHz H平面E平面仿真天线辐射图样
这里D和λ0分别为射频芯片嵌入式天线最大孔径与工作频率自由空间波长。从Friis的功率传输公式得知,最大功率天线增益(在偶极子天线的中心前向上)由下式给出:
这里
Gt和Gr =发送和接收天线增益
Pt =发送功率
Pr =接收功率
同样,因为两天线相同,Gr= Gt=G。功率比Pr/Pt为由VNA得来的实测直接传输系数|S21|2。图8给出了晶片上测量设置的探针台显微图。60GHz实测最大天线功率增益约为-10dBi。这与仿真结论完美一致。表2给出了天线辐射特征的性能总结。
?
图7 射频芯片嵌入式天线晶片上测试的配置图示
表2 带过孔不平衡-平衡器的60GHz CMOS射频芯片嵌入式偶极子天线性能总结
图8 探针台晶圆测试设置
文档评论(0)