應用于相控陣雷達的SiGeBiCMOS功率放大器設計.pdf

1、相控陣雷達在軍事和民用領域都展示出了很大的應用價值。相控陣雷達主要可以分為有源與無源兩種，有源相控陣雷達相比于無源相控陣雷達最大的區(qū)別是每一個輻射點都有一個專有的T/R組件。T/R組件主要包括低噪聲放大器（LNA），可變增益放大器（VGA），移相器（Phase shifter），單刀雙擲開關（SPDT），功率放大器（PA）以及數字控制電路。其中功率放大器由于功耗高，占用面積大，成為決定T/R組件性能與成本的關鍵模塊。
　　早期功率

2、放大器多采用GaAs，InP，GaN等三五族化合物半導體工藝。但是GaAs等工藝成本高，散熱特性差，而且不能與硅襯底集成，不利于設計制造系統級芯片。SiGe HBT(硅鍺異質結雙極晶體管)具有高的截止頻率，高增益，高功率密度、良好的線性度、高性價比等優(yōu)點。SiGe HBT與標準CMOS工藝相結合形成的SiGe BiCMOS工藝具有高散熱率，低成本，而且能夠與其它CMOS電路集成制造系統級芯片的優(yōu)點，目前已成為中等功率射頻功率放大器的一個

3、有力選擇。
　　本論文的主要工作及貢獻如下：
　　1.對射頻功率放大器的相關理論進行了分析總結。對功率放大器產生非線性失真，包括增益壓縮，三階交調的原因進行了分析。對功率放大器的設計流程以及設計中的關鍵問題進行了分析總結，并以此為指導完成電路設計和仿真。
　　2.基于國外某foundry提供的0.13um SiGe BiCMOS工藝設計了一種4-6GHz頻率范圍的單級功率放大器，并流片驗證。測試結果表明，在4-6GHz

4、范圍內，功率增益大于18.4dB，飽和輸出功率大于22.7dBm，輸出1dB壓縮點大于17.1dBm，OP-1處的功率附加效率大于18.1％，帶內最大功率附加效率大于28.5%。
　　3.設計了一種6-8GHz頻率范圍的兩級單片全集成功率放大器，并流片驗證。測試結果表明，在6-8GHz范圍內，功率增益大于23.8dB，飽和輸出功率大于19.4dBm，輸出1dB壓縮點大于17.1dBm，OP-1處的功率附加效率大于13.4%，帶內最