Ka頻段接收機部件單元單片集成電路設計.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，不僅在衛(wèi)星通信、相控陣雷達系統(tǒng)、電子戰(zhàn)等軍事應用領(lǐng)域具有非常廣泛的應用，而且在民用方面也有相當大的市場。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)域中最有競爭力的有源器件之一。本文設計了若干Ka頻段接收機部件單元單片集成電路，通過商用的0.2μm GaAs PHEMT工藝實現(xiàn)流片。主

2、要研究內(nèi)容摘要如下： (1)設計完成了Ka頻段兩級低噪聲放大器芯片，工作頻率為29-33GHz，實現(xiàn)增益大于10dB，噪聲系數(shù)小于3.5dB。 (2)設計完成了Ka頻段寬帶低噪聲放大器芯片，該芯片為四級放大結(jié)構(gòu)，采用自給偏壓設計，實現(xiàn)單電源1.8V供電，功耗僅為81mW，在整個Ka頻段內(nèi)增益大于18dB，噪聲系數(shù)小于3.8dB。 (3)設計完成了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)設計完成了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，應用Lange Coupler等寬帶電路實現(xiàn)混頻器的寬帶特性，首次實現(xiàn)了Ka頻段四次諧波鏡頻抑制混頻器芯片。同時該芯片采用了小型化設計技術(shù)，使芯片面積大大縮小，該芯片與國外二次諧波鏡頻抑制混

4、頻器芯片相比面積相當，甚至更小。該小型化技術(shù)也可應用于其它毫米波單片集成電路的設計中。 (5)設計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FET倍頻單元構(gòu)成，實現(xiàn)了對奇次諧波的有效抑制。放大器由分布式放大器和兩級共源放大器組成，實現(xiàn)寬帶放大。該倍頻器芯片輸入頻率為1.5-25GHz，工作帶寬超過了4個倍頻程，在輸入頻率為1.5-20GHz時，倍頻增益大于OdB。該倍

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