10Gb/s CMOS宽带限幅放大器设计

作为光接收机前端的关键部分,限幅放大器要求具有高增益,足够带宽以及较宽的输入动态范围。本文在0.18μm CMOS工艺上设计了一种用于10Gb/s传输速率的限幅放大器。采用反比例级联结构和低电压降有源电感负载来提高系统带宽,达到了设计目标。仿真结果显示,该限幅放大器获得了约30dB的增益和10GHz的-3dB带宽,在10GHz范围内S11和S22都小于-10dB,电路功耗为100mW。     

时间交叉存取逐次逼近型ADC中的电容自校准技术

设计了一种用于逐次逼近型ADC中的电容自校准电路.通过增加一个校准周期,该电容自校准结构即可与原电路并行工作,并可校准电路工作时产生的误差.采用该电路设计了一个用于多通道逐次逼近型结构的10bit32Msample/s模数转换器单元,该芯片在Chart0.25μm2.5V工艺上实现,总的芯片面积为1.4mm×1.3mm.在32MHz工作时,通过校准后的信噪比仿真结果为59.5861dB,无杂散动态范围为70.246dB.芯片实测,输入频率5.8MHz时,信噪失真比为44.82dB,无杂散动态范围为63.7604dB.     

一种虚实结合的高定向耦合器实验设计研究

以平行耦合微带线定向耦合器为例,结合虚拟电磁仿真软件及实物加工测试平台,提出了具有产品设计理念的虚实结合实践教学方法。从工程应用角度出发,采用锯齿状结构,改善了耦合器的定向性,采用新型射频接地,降低了实物加工的复杂性,获得了较好的实验结果。通过理论分析、仿真设计、制作测试和优化等训练,提高射频微波工程技术人才的培养质量。     

一种结构简单的超宽带六端口结设计

设计了一种结构简单超宽带六端口结,该结构由四节椭圆威尔金森功分器和椭圆微带缝隙耦合器组成,工作频段为6~20GHz,通过扩展功分器的节数扩展了六端口结的工作频带,通过改变功分器和耦合器每节微带线的形状,扩展了六端口结的整体性能。仿真结果表明,设计的六端口结在工作频带内具有良好的性能,其中,输入端的回波损耗优于-17dB,输入端和隔离端的隔离度为-29dB,输出端幅度保持在(-7±1.5)以内,输出端相位保持在±3.7°以内。     

基于变电站巡检机器人的耦合器设计

采用典型的金属-介质-金属中刻蚀2条紧邻的缝隙结构,设计了一种新型的定向耦合器。分析本征模式的波导方程、反转粒子数与时间关系得到了定向耦合器的耦合条件。耦合器特性表明:设计的缝隙结构表面等离子能够通过缝隙1向缝隙2渗透,实现表面等离子在缝隙间的周期性传播,表面等离子传播在2 mm左右;耦合距离与缝隙大小表现为线性的关系,当缝隙设计成小于100 nm时,能够实现更高的耦合效率,更短的耦合距离;设计的定向耦合器可以通过减小缝隙间隔提高表面等离子传播的耦合效果。     

基于电荷放大原理的电容检测电路设计

容值在pF级别,变化量在fF级别的电容传感器广泛应用于纳米级位移测量和电容层析成像等场景中.基于开关电容充放电原理,设计一种高分辨率的微变电容检测电路.整个电路采用CSMC 0.13 um CMOS工艺,利用Cadence Spectre仿真优化,分别实现了增益为99 dB、单位增益带宽为50 MHz的运算放大器和温度系数8.2 ppm/℃、电源抑制比-88 dB的带隙基准,并最终设计出分辨率为5 fF的电容检测电路.     

10 Gbit/s PON系统突发模式前置放大器设计(英文)

针对无源光网络(PON)设计了10 Gbit/s的突发模式前置放大器. 为了获取大动态范围和快速响应,电路采用DC耦合结构,并设计了一种反馈型峰值检测单元以实现自动增益控制与阈值提取功能. 利用调节型共源共栅(RGC)结构的输入级单元减小了电路的输入电阻,使得包括光检测器电容在内的大寄生电容与电路的主极点相隔离,从而提高了带宽. 该前置放大器采用低成本的0.13 μm CMOS工艺实现,芯片面积为425μm×475μm,总功耗为23.4mW. 测试结果表明,电路的工作速率范围在1.25 ～10.312 5Gbit/s,可提供64.0 dBΩ的高跨阻增益与54. 6 dBΩ的低跨阻增益,输入动态范围大于22.9 dB. 等效输入噪声电流为23.4 pA/Hz1/2. 该放大器可满足10G-EPON与XG-PON的相关指标.     

基于实验室管理的微结构设计及特性分析

为了实现表面等离子器件的光电集成应用,采用典型的金属-介质-金属中刻蚀2条紧邻的缝隙结构,设计了一种新型的定向耦合器。分析本征模式的波导方程、反转粒子数与时间关系,得到了定向耦合器的耦合条件。耦合器特性分别表明:设计的缝隙结构表面等离子能够通过缝隙1向缝隙2渗透,可以实现表面等离子在缝隙间的周期性传播,表面等离子传播在2μm左右;耦合距离与缝隙大小表现为线性的关系,当缝隙大小小于100nm时,能够实现更高的耦合效率、更短的耦合距离;设计的定向耦合器可以通过减小缝隙大小提高表面等离子传播的耦合效果。     

一种基于GPS应用的宽带圆极化天线设计

根据GPS的L_2(1 227 MHz±10.23 MHz)和L_5(1 176 MHz±12 MHz)两个工作频带相邻的特性,设计了一个可以覆盖这两个频带的宽频带圆极化天线.该天线采用空气作为介质,利用探针进行馈电,并设计了一种宽频带90°移相功分网络.所设计的天线经过仿真优化后,加工实物并测试,实测天线驻波带宽26%,轴比小于2.2 dB,增益大于4.8 dBi.实测结果与仿真结果吻合良好,达到天线技术指标要求.     

微光成像实验平台的光路设计

将多像素光子计数器(Multi-pixel Photon Counter, MPPC)应用于三维成像,MPPC与光学成像结构相结合,对微光成像实验平台进行了光路设计。该设计将平面探测改为实物立体探测,同时实现极低照度下的目标成像。设计了一个焦距范围为30～85 mm,视场大于20°,场曲小于2%的光学成像结构,并通过光学设计软件对光学结构进行优化,使其满足设计指标。搭建了二维微光成像系统进行实物物体探测。通过实验验证,该系统可以实现10~(-4) lx以及更低照度的微光环境下,40 cm距离的目标物体的二维成像。