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近年来,随着特征尺寸的不断减小,深亚微米CMOS工艺的MOSFET特性频率已经达到200GHz以上,利用CMOS工艺实现吉赫兹频段的高频模拟电路已经成为可能。国际上60GHz技术成为了学术界和工业界关注的焦点,国际固态电路会议(ISSCC)每年开设与60GHz技术相关的专题,探讨60GHz毫米波段的电路设计、测试等多方面的难点问题。本论文在深入调研的基础上,对毫米波电感结构和压控振荡器(VCO)的集成电路设计展开了研究,主要进行了如下工作。 1、在对现有的硅(Si)基电感理论进行总结的基础上,实际建模对常用毫米波电感的损耗做了详细的对比分析。 2、对优化电感的各种方法在毫米波频段进行了验证和总结,运用三维电磁场软件,优化了无源电感的性能参数;提出了一种新型的毫米波电路应用的皮亨(pH)级高Q值电感;平面慢波电感;通过仿真软件的对比仿真得出了优化后的电感模型,为以后实际电感的实际设计、使用提供了模型依据。 3、在现有工艺条件下,提出了在推-推(push-push)结构中用慢波结构电感实现60GHz系统中低功耗、低相位噪声的压控振荡器。基于SMIC40nm CMOS工艺,设计了一款用于中国60GHz标准频段的射频接收前端中的压控振荡器。同时验证了使用平面慢波电感制作的压控振荡器相位噪声优于普通电感制作的振荡器。 4、设计过程中采用模拟电路的设计方法和毫米波电磁仿真相结合,用电磁仿真工具分析了所有无源器件、连接线的特性,将无源电磁仿真实施到了有源器件的引脚端。该方法提高了硅基毫米波电路的设计精度,缩短了设计时间。