Ka頻段接收機(jī)部件單元單片集成電路設(shè)計(jì).pdf

1、微波/毫米波單片集成電路(MMIC)具有體積小、重量輕、可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，不僅在衛(wèi)星通信、相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)、電子戰(zhàn)等軍事應(yīng)用領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用，而且在民用方面也有相當(dāng)大的市場(chǎng)。PHEMT(贗匹配型高電子遷移率管)器件具有優(yōu)異的高頻特性、功率特性和低噪聲特性，使之成為微波/毫米波單片集成電路領(lǐng)域中最有競(jìng)爭(zhēng)力的有源器件之一。本文設(shè)計(jì)了若干Ka頻段接收機(jī)部件單元單片集成電路，通過(guò)商用的0.2μm GaAs PHEMT工藝實(shí)現(xiàn)流片。主

2、要研究?jī)?nèi)容摘要如下： (1)設(shè)計(jì)完成了Ka頻段兩級(jí)低噪聲放大器芯片，工作頻率為29-33GHz，實(shí)現(xiàn)增益大于10dB，噪聲系數(shù)小于3.5dB。 (2)設(shè)計(jì)完成了Ka頻段寬帶低噪聲放大器芯片，該芯片為四級(jí)放大結(jié)構(gòu)，采用自給偏壓設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)單電源1.8V供電，功耗僅為81mW，在整個(gè)Ka頻段內(nèi)增益大于18dB，噪聲系數(shù)小于3.8dB。 (3)設(shè)計(jì)完成了Ka頻段寬帶鏡頻抑制混頻器芯片，采用Lange Coupler等寬帶

3、電路實(shí)現(xiàn)混頻器的寬帶特性，在30-38GHz頻率范圍內(nèi)，變頻損耗小于12.6dB，鏡頻抑制度大于20.4dB。 (4)設(shè)計(jì)完成了Ka頻段寬帶四次諧波鏡頻抑制混頻器芯片，采用Marchand Balun和阻性PHEMT器件構(gòu)建偶次諧波混頻單元，應(yīng)用Lange Coupler等寬帶電路實(shí)現(xiàn)混頻器的寬帶特性，首次實(shí)現(xiàn)了Ka頻段四次諧波鏡頻抑制混頻器芯片。同時(shí)該芯片采用了小型化設(shè)計(jì)技術(shù)，使芯片面積大大縮小，該芯片與國(guó)外二次諧波鏡頻抑制混

4、頻器芯片相比面積相當(dāng)，甚至更小。該小型化技術(shù)也可應(yīng)用于其它毫米波單片集成電路的設(shè)計(jì)中。 (5)設(shè)計(jì)完成了超寬帶有源二倍頻器芯片。該芯片由平衡式倍頻器和放大器兩部分組成。平衡式倍頻器由有源Balun和兩個(gè)FET倍頻單元構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)奇次諧波的有效抑制。放大器由分布式放大器和兩級(jí)共源放大器組成，實(shí)現(xiàn)寬帶放大。該倍頻器芯片輸入頻率為1.5-25GHz，工作帶寬超過(guò)了4個(gè)倍頻程，在輸入頻率為1.5-20GHz時(shí)，倍頻增益大于OdB。該倍

5、頻器芯片可實(shí)現(xiàn)將微波信號(hào)倍頻到Ka頻段。 (6)微波/毫米波單片集成電路中的無(wú)源元件建模技術(shù)研究：將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和電磁仿真相結(jié)合對(duì)Lange Coupler進(jìn)行建模，所得模型具有和電磁仿真結(jié)果同樣的準(zhǔn)確度，但所需的計(jì)算時(shí)間卻非常少，該模型可用于Lange Coupler電路的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。引入支持向量機(jī)回歸方法對(duì)MIM(metal-insulator-metal)電容進(jìn)行建模，該模型適合于大規(guī)模CAD優(yōu)化過(guò)程中的在線使用，同時(shí)充分