论文题目: 无生产线模式微波单片集成电路设计与实验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电路与系统
作者: 李芹
导师: 王志功
关键词: 微波单片集成电路,单刀双掷开关,宽带低噪声放大器,平衡式放大器,无源混频器,正交功率耦合器
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 微电子技术是现今电子技术发展的代表性技术。砷化镓器件及其微波毫米波集成电路在微波、毫米波通信和军事领域显示出它的极大的重要性。但在中国,微波单片集成电路的设计和研制一般限于极少数军工研究所,本论文采用了无生产线(fabless)的方式设计了一系列微波单片集成电路,并对此方面的产业化做出了一些创造性工作。1)设计了一种结构新颖、简单的X波段单刀双掷开关,这种结构在典型的并联单刀双掷开关上作出相应的改进,在8-11GHz频率范围内隔离度>30dB,最大隔离度达到了45dB,插损<1.2 dB。2)设计了一种X波段宽带低噪声放大器芯片,在9-14GHz范围内噪声系数为2-2.5dB,增益>21dB,同时11.5GHz处的输出1dB功率增益压缩点为19dBm。3)利用GaAs工艺的特点,设计研制了了一种宽带3dB正交耦合器,并利用这种功率耦合器设计了21-28GHz平衡式放大器,在工作频率内实现了良好的驻波,输入输出回波损耗<-15dB,1dB功率增益压缩点为21dBm,增益为16-21dB。4)采用上述3dB定向功率耦合器设计了26-33GHz单平衡无源混频器,实现的性能为:在工作频段,变频损耗为6-8dB,本振-射频的隔离度>12dB,射频-中频的隔离度>35dB,本振-中频的隔离度>40dB。本文采用OMMIC公司的ED02AH PHEMT工艺对上述电路进行了设计和仿真,通过法国的CMP(Circuit Multi Project)项目进行代加工,并对芯片进行了在片测试。测试结果表明:如果采用国外代加工工艺的工艺文件,采用一定的仿真软件和版图设计工具,MMIC电路设计能够达到预期效果,对推进这种类型芯片的产业化作出了有益的尝试。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 概述
1.1 微波单片集成电路的发展
1.2 微波单片集成电路在雷达方面的需求及应用
1.2.1 雷达系统简介
1.2.2 雷达T/R 组件
1.3 本文主要工作
参考文献
第二章 工艺介绍及实现途径
2.1 工艺介绍
2.1.1 MESFET 工艺
2.1.2 HEMT 工艺与PHEMT 工艺
2.2 本次设计所采用的工艺及实现途径
2.2.1 工艺介绍
2.2.2 实现途径
2.2.3 设计环境
参考文献
第三章 X 波段宽带单刀双掷开关
3.1 微波开关的分类
3.2 微波开关的特性分析
3.2.1 FET 开关的等效电路
3.2.2 FET 开关的性能指标
3.2.3 开关电路结构分类
3.2.4 单刀双掷开关的改进措施
3.3 X 波段单刀双掷开关的设计
3.3.1 设计指标
3.3.2 单刀双掷开关的电路结构及改进之处
3.3.3 单刀双掷开关的仿真结果
3.4 单刀双掷开关的版图设计
3.5 测试结果及分析
参考文献
第四章 X 波段低噪声放大器单片集成电路
4.1 有源二端口网络的基本特性
4.1.1 微波晶体管放大器的噪声参量
4.1.2 宽带噪声匹配的理论
4.1.3 低噪声放大器增益、噪声系数设计的考虑
4.1.4 稳定性
4.2 宽带放大器匹配网络的设计
4.3 宽带低噪声放大器的设计
4.3.1 设计指标
4.3.2 宽带低噪声放大器拓扑结构设计考虑
4.3.3 直流偏置和栅宽的选取
4.3.4 电路结构及仿真指标
4.3.5 实现工艺及版图
4.4 测试结果及分析
4.5 结论
参考文献
第五章 21-28GHz 平衡式放大器设计
5.1 概述
5.2 定向功率耦合器的实现形式
5.2.1 定向耦合器的技术指标
5.2.2 分支定向耦合器的结构和特征
5.2.3 混合环
5.2.4 平行耦合线定向耦合器
5.2.5 Lange 耦合器的特性
5.3 平衡式放大器的原理
5.4 功率放大器设计
5.4.1 负载牵引工作原理
5.5 电路设计
5.5.1 Lange 耦合器的设计
5.5.2 单路放大器的设计
5.5.3 平衡式放大器整体电路的设计、仿真
5.6 实现工艺及版图
5.7 测试结果及分析
5.8 结论
参考文献
第六章 26-33 GHz 单平衡混频器
6.1 引言
6.2 混频器分类
6.2.1 有源FET 混频器
6.2.2 电阻性FET 混频器
6.2.3 无源混频器
6.3 肖特基势垒二极管
6.3.1 金属-半导体的能带结构
6.3.2 金属-半导体结（简称M-S 结）二极管的特性
6.3.3 混频二极管的电参数
6.3.4 非线性电阻的混频原理
6.3.5 二极管混频器的电路结构
6.4 26-31GHz 单平衡混频器的设计
6.4.1 本次电路设计指标
6.4.2 电路设计考虑
6.4.3 电路仿真结果
6.4.4 版图设计
6.4.5 混频器测试过程及结果分析
6.5 总结
参考文献
第七章 总结
致谢
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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