微波單片集成功率放大器無(wú)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、包括于機(jī)在內(nèi)的民用消費(fèi)無(wú)線通信產(chǎn)品在近十多年里取得了迅猛發(fā)展。任何無(wú)線通信系統(tǒng)雖然構(gòu)造不同，但都要用到射頻功率放大器PA（Power Amplifier），并且PA是無(wú)線通信產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件。在各種PA器件中，微波單片集成電路MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit）形式的PA是目前以及今后的發(fā)展方向。我國(guó)在包括PA在內(nèi)的MMIC研發(fā)與生產(chǎn)方面一直處于落后狀態(tài)，只有極少數(shù)軍工研究所在砷化鎵

2、（GaAs）工藝上具有設(shè)計(jì)和研制能力。因此，當(dāng)前大量所需的功率放大器MMIC主要依賴(lài)進(jìn)口。本文首先采用國(guó)外的GaAs工藝，設(shè)計(jì)了工作在Ku頻段的兩塊功率放大器MMIC。在民用消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域已經(jīng)對(duì)GaAs工藝形成強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)的鍺硅雙極CMOS工藝（SiGe BiCMOS）在國(guó)內(nèi)則屬于空白。本文采用國(guó)外先進(jìn)的SiGe BiCMOS工藝，設(shè)計(jì)和研制線性功率放大器的MMIC，目的就是填補(bǔ)這一空白。本文所做的主要工作和取得的成果如下： （

3、1）基于GaAs PHEMT工藝的線性功率放大器MMIC設(shè)計(jì)與研究。分別使用OMMIC ED02AH和Win PP15-20 GaAs PHEMT非功放和功放工藝設(shè)計(jì)和制作了工作于Ku頻段的兩塊功率放大器芯片，給出了各自的測(cè)試結(jié)果，且后者測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果較為一致。 （2）基于SiGe BiCMOS工藝線性功率放大器MMIC的設(shè)計(jì)與研究。分別使用JAZZ SBC35QTC和IBM5PAE SiGe BiCMOS非功放和功放工藝設(shè)

4、計(jì)和制作了工作于802．11a和W-CDMA頻段的3種功率放大器芯片，給出了各芯片測(cè)試結(jié)果。其中，用IBM SPAE功放工藝設(shè)計(jì)用于W-CDMA的芯片，除因模型中晶體管電流放大系數(shù)與實(shí)際器件不同導(dǎo)致增益偏差外，其余指標(biāo)與仿真結(jié)果基本一致。而對(duì)使用JAZZ SBC35QTC非功放工藝所設(shè)計(jì)的相同芯片和使用IBM5PAE工藝設(shè)計(jì)用于802．11a的芯片的測(cè)試結(jié)果表明，除頻率特性整體偏向低頻端外，其余指標(biāo)也與仿真結(jié)果基本一致。 （3）

5、存采用IBM5PAE工藝設(shè)計(jì)用于W-CDMA的MMIC芯片上應(yīng)用了線性化和效率增強(qiáng)技術(shù)。測(cè)試結(jié)果表明，采用效率增強(qiáng)技術(shù)后，在輸出功率為17．8dBm時(shí)，效率由原來(lái)的不到5％提高到16．5％。 （4）提出了放大單元模塊化布局概念并應(yīng)用到論文的所有設(shè)計(jì)中，使版圖布局靈活性增加，減少了設(shè)計(jì)中的重復(fù)性調(diào)整工作。 （5）提出了寬帶匹配中參差匹配概念并應(yīng)用論文的寬帶設(shè)計(jì)中，兼顧了帶寬與性能之間的關(guān)系。 （6）綜合出用于功率放

6、大器MMIC中的線性化和效率增強(qiáng)技術(shù)，提出了可用于功率放大器MMIC的偏置電流和電壓同時(shí)改變的兩種工作模式線性化和效率增強(qiáng)技術(shù)，并在用IBM5PAE工藝設(shè)計(jì)用于W-CDMA的MMIC芯片上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性驗(yàn)證，給出了測(cè)試結(jié)果。 （7）給出了關(guān)于功率放大器MMIC測(cè)試問(wèn)題的注意事項(xiàng)以及解決相關(guān)問(wèn)題的建議。 （8）給出了實(shí)現(xiàn)功放MMIC芯片成功設(shè)計(jì)應(yīng)注意的關(guān)鍵問(wèn)題。 本文使用OMMIC公司ED02AH工藝的流片結(jié)果得出了