基于SiGe BiCMOS工藝的Ku波段收發(fā)前端芯片研究與設(shè)計(jì).pdf

1、相控陣?yán)走_(dá)波速形成機(jī)制靈活，能夠有效地追蹤和偵測(cè)敵軍，擁有很高的軍事戰(zhàn)略意義。而收發(fā)前端是相控陣?yán)走_(dá)的關(guān)鍵部件，其性能決定了相控陣?yán)走_(dá)的波速掃描精度、發(fā)射功率以及接收靈敏度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。目前，雷達(dá)整機(jī)性能的提升要求其對(duì)應(yīng)的收發(fā)前端朝著低成本、低功耗、輕重量以及小型化的方向發(fā)展。
　　本文采用GF0.13μm SiGe BiCMOS工藝設(shè)計(jì)了一款全溫（-55℃到125℃）工作狀態(tài)下的Ku波段收發(fā)前端單片微波集成芯片，解決了目前Si

2、Ge BiCMOS工藝中存在的溫度漂移較大的難題。論文首先分析比較了現(xiàn)有的幾種半導(dǎo)體集成工藝各自優(yōu)缺點(diǎn)，指出SiGe BiCMOS工藝兼顧性能、成本和集成度等因素，是研究目前收發(fā)前端集成芯片較好的選擇。本文芯片主要研究工作由八個(gè)關(guān)鍵單元模塊組成：六位數(shù)控衰減器(ATTR)、六位數(shù)控移相器(PS)、低噪聲放大器(LNA)、功率放大器(PA)、電流源、波速形成控制模塊、單刀雙擲開關(guān)（SPDT）和單刀三擲開關(guān)（SP3T）。已完成單元模塊及系統(tǒng)

3、仿真和版圖設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)備投片。
　　主要研究內(nèi)容如下：
　　第一：實(shí)現(xiàn)了收發(fā)前端芯片的全溫工作能力：改進(jìn)了電流源饋電模塊，降低了晶體管的溫度漂移效應(yīng)對(duì)放大器增益的影響；增加了增益溫度補(bǔ)償單元，提高了系統(tǒng)高低溫的增益平坦度。
　　第二：實(shí)現(xiàn)芯片的收發(fā)通道切換功能，可對(duì)芯片進(jìn)行編程化精確控制：設(shè)計(jì)了三個(gè)開關(guān)進(jìn)行收發(fā)通道的切換，并在每一個(gè)放大器中添加了電流控制模塊，根據(jù)收發(fā)信號(hào)對(duì)放大器進(jìn)行工作狀態(tài)的切換，提高了收發(fā)通道隔離度。

4、
　　第三：設(shè)計(jì)了全溫工作狀態(tài)下的低噪聲放大器和功率放大器，完成該多功能芯片的單元級(jí)和系統(tǒng)級(jí)電路設(shè)計(jì)仿真，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)及物理驗(yàn)證檢查（LVS）。在全溫狀態(tài)下，接收通道噪聲系數(shù)不大于5dB，收發(fā)通道增益均大于20dB。
　　第四：設(shè)計(jì)了高精度六位數(shù)控衰減器。在原有的電路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了相位補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償功能。在全溫狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)了衰減附加移相小于5度，衰減均方根誤差小于0.8dB以及輸入輸出回波損耗均小