應用于相控陣收發(fā)組件的射頻-微波集成電路設計.pdf

1、本文重點研究了不同工藝下用于相控陣雷達和通信系統(tǒng)的射頻/微波單片集成電路設計。
　　首先采用三維電磁場仿真方法建立了 TSMC0.18um工藝的傳輸線的模型,根據(jù)此模型,采用傳輸線匹配的方法設計了工作在 X波段(8-12GHz)的低噪聲放大器(LNA)和功率放大器(PA),LNA的噪聲系數(shù)小于4.5dB,小信號增益大于20dB,PA輸出功率大于18.3dBm,功率增加效率為15％,并設計了SPDT開關(guān),插入損耗2.5dB,隔離度大

2、于20dB,最終實現(xiàn)收發(fā)模塊。根據(jù)多層金屬耦合的方法采用金屬4和金屬6設計了 Balun結(jié)構(gòu),并在此基礎上設計二極管環(huán)形混頻器,混頻器在17dBm的 LO功率驅(qū)動下帶內(nèi)變頻損耗小于14.2dB,最小變頻損耗12dB。提出了一種高隔離度低損耗的 CMOS工藝開關(guān)設計方法,設計了工作在 S波段的隔離度為39.27dB,插入損耗1.03dB的高性能射頻單刀雙擲開關(guān)(SPDT),并設計了工作在3.1-10.6GHz的噪聲系數(shù)小于3.55dB,增

3、益大于15dB的超寬帶低噪聲放大器。
　　采用 GaAs0.25um工藝設計了兩種類型的六位數(shù)字移相器,分別工作在 S波段和 C波段。由于兩種移相器的電路結(jié)構(gòu)相同,文章中只討論了 S波段移相器的詳細設計,分別對各個移相單元180°、90°、45°、22.5°、11.25°、5.625°進行了詳細設計。并對移相器的級聯(lián)散射抑制和降低相位誤差的方法進行了詳細說明。S波段移相器測試結(jié)果表明在2.1-2.7 GHz頻率范圍,移相器以5.6

4、25°為步進,相位均方根誤差(RMS)小于1.7°,插入損耗小于6.3dB,輸入輸出反射系數(shù)小于-10dB。C波段移相器工作在3.6-4.2 GHz頻率范圍,測試相位 RMS小于1.73°,插入損耗小于6.4dB,波動小于0.4dB。輸入輸出駐波比分別為小于1.58和1.52。
　　論文研究了基于 GaN工藝的微波晶體管開關(guān)建模,提出了基于開關(guān) GaN HEMT晶體管物理結(jié)構(gòu)分析的等效開關(guān)模型,對模型中各種本征和寄生參數(shù)進行了詳細