Directional coupler based on silicon CMOS-technology

Тема выпускной квалификационной работы: «Направленный ответвитель на основе кремниевой КМОП-технологии». Целью работы являлась разработка направленного квадратурного ответвителя. Данный ответвитель используется для реализации отражательных фазовращателей. Было проведено моделирование четырех различных реализаций схем ответвителей на идеальных и реальных сосредоточенных элементах из библиотеки кремниевой КМОП-технологии с разрешение 0,18 мкм, разработаны топологии, проведена оптимизация параметров схем для компенсации паразитных параметров элементов. Исследовано влияния температуры и разброса параметров элементов на характеристики схемы. На основе полученных результатов было проведено сравнение всех представленных схем ответвителей. Также была выбрана преимущественная схема, для которой после оптимизации, необходимой из-за влияния паразитных параметров топологии, коэффициент отражения составляет не хуже -18 дБ, параметр S14 не хуже -20 дБ. В диапазоне рабочих частот потери достигают 2,2 дБ, а ошибки по амплитуде и по фазе равны -0,14 дБ и 1,0 градус соответственно. Влияние разброса параметров элементов при реализации в данном случае наименьшее, а влияние температуры незначительно для всех рассмотренных схем.

The subject of the graduate qualification work is “Directional coupler based on silicon CMOS technology”. The purpose of the work was to develop a directional quadrature coupler. This coupler is used to implement reflective-type phase shifters. The coupler circuits were modeled on real and ideal lumped elements from the silicon CMOS technology library with a resolution of 0.18 μm. Topologies for directional coupler circuits have been developed. The parameters of the circuits were optimized to compensate for the parasitic parameters of the elements. The influence of temperature and dispersion of element parameters on circuit characteristics is investigated. Based on the results obtained, a comparison was made of all the presented coupler circuits. The preferred scheme was also chosen for which, after optimization, necessary due to the influence of parasitic parameters of the topology, the reflection coefficient is less than -18 dB and the parameter S14 is less than -20 dB. In the range of operating frequencies, the losses are 2.2 dB, and the amplitude and phase errors are -0.14 dB and 1.0 degrees, respectively. The influence of the dispersion of the parameters of the elements during implementation in this case is the smallest, and the influence of temperature is insignificant for all the schemes considered.