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为了适应日益增长的高数据率传输的需求以及新兴应用(如HDTV)的发展,用于短距离高速无线收发机的毫米波锁相源以及OOK收发机的研究日趋活跃。毫米波分频器具有多种结构可供选择,其中注入锁定结构具有高工作频率、低功耗以及低相位噪声等优点,从而成为一个理想的选择。OOK收发机的开关隔离度是衡量其性能的重要指标,而这一指标主要是由OOK调制器决定。本文以注入锁定分频器和OOK调制器为研究课题,重点研究了注入锁定分频器的频率锁定范围、动态特性、相位噪声以及OOK调制器的开关隔离度等,主要研究内容分为如下四部分:第一部分对注入锁定分频器进行模型分析。介绍了其自由谐振模型、Alder模型、Miller模型、通用模型;并对其频率锁定范围、动态特性以及相位噪声进行了理论分析,从宏观的角度认识注入锁定现象以及注入锁定分频器的相位噪声来源。第二部分从电路的角度对注入锁定分频器的频率锁定范围、相位噪声等核心参数进行了更加细致的分析,得出了频率锁定范围、相位噪声与电路参数之间的关系,从而得到注入锁定分频器的宽频率锁定范围设计及其低相位噪声设计的优化方法。第三部分详细讨论了毫米波注入锁定分频器的设计方法。首先介绍了基于最大输出功率理论设计交叉耦合对的方法,并通过提取负电导的传统方法对这种方法的正确性进行了合理的验证;然后深刻剖析了注入管的过驱动电压以及分频器的输出电压幅度对频率锁定范围的影响;与此同时将基于HFSS设计的片上无源器件的仿真结果与实测结果对比,证明了HFSS设计片上无源器件的方法具有很高的精度;最后设计了一款功耗约为7.5mW,其锁定输入频率从54.6GHz变化到68.5GHz,频率锁定范围达13.9GHz(23%)。该注入锁定分频器涵盖了所有国家在60GHz频段划分的频率范围(57~66GHz)。最后详细介绍了高隔离度OOK调制器的设计方法。首先通过分析传统OOK调制器的电流路径,提出了高隔离度OOK调制器的新结构;其中集成在Q-LINKPAN OOK发射机中的OOK调制器的开关隔离度的实测结果为40dB,达到了国际先进水平;然后详细介绍了版图设计的要点和新版OOK调制器的设计;新版OOK调制器的仿真结果表明,其隔离度为62dB,数据率为4Gbps、OP1dB为2.6dBm、IP1dB为3dBm,在100MHz~80GHz之内OOK调制器都是稳定的。