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基于先进CMOS工艺的1-30GHz超宽带N-path滤波器研究

批准号:
62104039
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
马顺利
依托单位:
学科分类:
集成电路设计
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
马顺利

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
随着5G无线通信技术的飞速发展,毫米波频段由于其频谱宽、速率高等优点,受到了越来越多的关注。射频滤波器是射频收发前端的重要构成部分,具有对带外频率进行抑制、对系统的群时延进行改善等方面的重要作用。设计体积小、性能高、适合多频段的超宽带滤波器是研究的重点和难点。N-path 滤波器具有射频中心频率可调节、品质因数高、低功耗等优势,能为多协议收发机系统提供解决方案。本项目拟采用先进CMOS工艺实现超宽带1-30GHz N-path滤波器芯片。针对超宽带滤波器芯片需要宽带正交时钟的问题,采用CML分频器和高精度正交耦合器电路实现1-30GHz的正交信号,采用新型分布式低噪声放大器克服毫米波频段晶体管增益随频率变化导致增益平坦度差的问题。本项目研究频率覆盖1-30GHz,且实现窄带滤波的N-path滤波器芯片,性能达到国际前沿水平。
英文摘要
With the rapid development of 5G communication technology and wireless communication technology, Millimeter-wave band has attracted more and more attention because of its wide spectrum and high speed. RF filter is an important part of RF transceiver front-end, which plays an important role in suppressing out of band frequency and reducing group delay of the system. At the same time, the design of small size, high performance, suitable for multi-band ultra-wideband filter is the focus and difficulty of research, and the reconfigurable filter which can cover multiple bands is the front of research directions. This project plans to use advanced CMOS technology to realize UWB 1-30GHz N-path filter chip. N-path filter has the advantages of adjustable RF center frequency, high quality factor and low power consumption, which can provide solutions for multi-protocol transceiver systems. In view of the ultra-wideband filter chip design, the clock circuit covers a wide frequency range. A wideband CML frequency divider and high-precision quadrature coupler circuit are used to realize 1-30GHz quadrature signal. A new distributed low noise amplifier is used to overcome the problem that the gain of the transistor in millimeter wave band changes with the frequency, which leads to the deterioration of the enhancement level. This project studies the N-path filter chip with 1-30GHz frequency coverage and narrow-band filtering, and it has widest bandwidth compared to recent published papers.
本项目研究背景的科学问题源于国家重大需求和经济主战场,且具有鲜明的需求导向,5G技术相比4G技术能够实现更大的带宽和更高速的通信,同时低轨卫星通信需要的滤波器数目指数增长,中国有着非常大的用户以及市场需求。目前通信技术对射频滤波器性能有更高的要求,其核心科学问题是如何实现小型化、高集成,能够满足多频段多标准的滤波器。本项目研究的滤波器具有高性能,微型化,高集成化,有着十分重大的理论意义和现实意义。由于目前滤波器市场主要份额还是被美日厂商所占据,中心频率和带宽独立可调是可重构滤波器的研究热点。实现工作频率覆盖通信毫米波频谱范围的可重构滤波器是无线通信技术应用的必经之路。.主要研究内容包括以下几个方面:研究中心频率可调的时钟设计(1-30GHz):N-path滤波器的中心频率仅随时钟频率的改变而变化,过调整时钟频率,可以调整滤波器的中心频率,满足不同的通信标准和应用需求。其次研究带宽可配置的滤波器设计:除了中心频率可调外,N-path滤波器的带宽也可以通过设计进行调整,使其在不同的应用场景下提供灵活的滤波性能。零静态功耗设计, N-path滤波器可以实现零静态功耗,这对于延长无线通信设备的电池寿命具有重要意义。.本项目设计的科学意义:超宽带N-path滤波器用于射频波频段滤波器,可以简化通信系统的设计,提高系统的可靠性。再次降低通信系统的成本同时满足多个模式和通信标准。本项目实现的N-path电路的设计,采用高集成度与简化设计无需电感:降低了制造成本,并提高了集成度。由于无需电感,N-path滤波器在布局上更加紧凑,有利于实现小型化和轻量化,这对于现代无线通信设备来说至关重要。
基于先进CMOS 工艺的 5G 毫米波频段多通道收发机芯片研究
  • 批准号:
    21ZR1405700
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    马顺利
  • 依托单位:
国内基金
海外基金