Ka波段MMIC驅動級放大器芯片設計.pdf

1、21世紀，無線通信行業(yè)迎來了黃金時代，傳統(tǒng)的有線通信逐漸被現(xiàn)代無線通信取代。隨著民用無線通信事業(yè)的飛速發(fā)展，低頻段的無線頻譜資源逐漸趨近于飽和。在這種背景下，民用無線通信開始轉向高頻頻段，如K、Ka波段，針對Ka波段無線通信相關技術的研究極具發(fā)展?jié)摿Αｒ寗蛹壏糯笃髟贙a波段等高頻段無線通信系統(tǒng)中扮演著十分重要的角色，尤其是在雷達、衛(wèi)星等遠距離通信系統(tǒng)中，驅動級放大器可以提供合適的信號功率給末級功率放大器，促使末級功率放大器工作在良好狀態(tài)

2、，保證信號的有效發(fā)射。然而，目前針對較低頻段如 X波段的驅動級放大器的研究較多，鮮有關于Ka波段驅動級放大器的研究。因此，研制高性能的Ka波段驅動級放大器芯片對現(xiàn)代無線通信事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
　　本文采用0.15μm InGaAs pHEMT工藝設計制作了一款面向衛(wèi)星通信終端應用的Ka波段MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit）驅動放大器芯片。芯片具有小尺寸、低功耗、寬頻帶的

3、優(yōu)點，適用于其他主流Ka波段通信系統(tǒng)。芯片采用單電源供電設計，內(nèi)部自偏置柵極-源極電壓，外部供電方便。為了實現(xiàn)較高的線性增益，芯片采用兩級級聯(lián)拓撲結構，裸片尺寸為1.7 mm×1.0 mm。芯片電磁仿真結果表明，在漏極電壓為3 V的條件下，在28～32 GHz內(nèi)，芯片線性增益為16.4 dB；端口回波損耗小于-10 dB；增益1 dB壓縮點輸出功率大于9.1 dBm；芯片飽和輸出功率大于11 dBm；芯片直流功耗小于88.5 mW。芯片

4、在常溫下的測試結果顯示，在漏極電壓為3 V的條件下，在28～32 GHz內(nèi)，芯片線性增益最大值為20 dB；增益1 dB壓縮點輸出功率可達11 dBm；飽和輸出功率可以達到13 dBm；芯片總直流功耗小于84.6 mW。本文對比分析了驅動放大器芯片測試結果與電磁仿真結果，并針對其差異產(chǎn)生的原因進行了分析。
　　為了將驅動放大器芯片更好地應用于實際工程項目中，本文基于所設計的驅動放大器芯片設計并制作了一個驅動放大器功能模塊。常溫下模