Ka頻段收發(fā)信機單元電路單片集成電路研究.pdf

1、基于GaAs PHEMT(贗匹配型高電子遷移率管)工藝制作的微波/毫米波單片集成電路(MMIC)具有優(yōu)異的高頻特性、功率特性和低噪聲特性，因此被廣泛的應(yīng)用于毫米波通信系統(tǒng)、毫米波雷達系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文設(shè)計了若干Ka頻段收發(fā)信機單元部件MMIC，通過商用的0.2μm GaAs PHEMT和0.15μm GaAs PPHEMT(功率PHEMT)工藝實現(xiàn)流片并完成測試。同時研究了多功能單元的集成技術(shù)、非線性穩(wěn)定性分析技術(shù)和提高單元電路穩(wěn)定性技術(shù)

2、。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)研究了非線性穩(wěn)定性分析方法，并通過增加可變終端阻抗進行了改進，使仿真環(huán)境更接近于MMIC的實際使用情況，可得到更實際的仿真結(jié)果。
　　 (2)研究并完成了Ka頻段鏡頻抑制二次諧波低噪聲下變頻器芯片，該芯片實現(xiàn)了Ka頻段低噪聲放大(LNA)及鏡頻抑制平衡式混頻等多個功能單元的單片集成，面積僅為2mm×1.5mm。其中低噪聲放大單元采用兩級共源放大拓撲結(jié)構(gòu)，偏置采用電阻分壓方式；鏡頻抑制平衡式混

3、頻單元采用小型化Marchand Balun和阻性PHEMT器件構(gòu)建偶次諧波混頻單元，并應(yīng)用Lange耦合電橋?qū)崿F(xiàn)鏡頻抑制混頻器的寬帶特性；同時，利用改進的非線性穩(wěn)定性分析方法指導(dǎo)上述功能單元的級聯(lián)電路設(shè)計。測試表明，該芯片在整個30～40GHz頻段內(nèi)變頻損耗小于10dB，鏡頻抑制度大于15dB。
　　 (3)研究并完成了Ka頻段400mW功率放大器芯片的設(shè)計，該芯片采用片上功率合成技術(shù)，在35GHz處，小信號增益大于6dB，飽

4、和輸出功率大于26dBm。
　　 (4)研究并完成了Ka頻段瓦級功率放大器芯片的設(shè)計，該芯片采用片上功率合成、模擬負載牽引和改進非線性穩(wěn)定性分析等技術(shù)實現(xiàn)，并在功放輸出端設(shè)計了一個低頻及諧波抑制電路，可有效抑制低頻振蕩和提高諧波抑制度。實驗結(jié)果表明，在28～31GHz范圍內(nèi)，小信號增益大于15dB，在28～29GHz范圍內(nèi)，飽和輸出功率大于30dBm。
　　 (5)研究了提高MMIC中傳統(tǒng)CS/CG有源Balun寬帶相位