采用硅基双极工艺研制单片微波放大器

论文摘要

单片微波集成电路如单片微波放大器,是随着半导体制造技术的发展而出现的一类高频器件,对于我国的现代化建设和国防建设具有非常重要、非常关键的作用。目前我国所需要的单片微波放大器基本上都依赖进口。进口产品不仅价格昂贵,而且容易受到别国的限制,不利于我国的经济安全和国防安全。因此,本工作为了满足国内用户的需要,尝试自行设计制作一款单片微波放大器,该放大器具有高增益、宽带宽、低噪声、体积小、研制和生产成本低等特点。 我们完成了以下的工作:包括偏置、带宽、增益、噪声等的相关理论分析;利用cadence的spectreRF作为设计仿真的工具;电路的基本结构采用两级放大结构,以共发射极结构作为输入级,以达林顿结构作为输出级;选用硅基0.6um BiCMOS工艺、以MPW方式做了试加工,选用的晶体管为三基极、双发射极、双集电极蛇型晶体管(Snake Shaped Transistor),电阻为多晶硅薄膜电阻(72Ω/口);对加工的产品进行了测试,并对仿真和实测结果做了对比分析。 在对国内用户的需求进行了分析研究后,并根据我们目前拥有的软、硬件条件,我们提出了以下设计指标:3dB带宽为500MHz、100MHz时的增益为32.5dB(允许的最小值30dB,最大值35dB)、噪声系数为2.0dB(允许的最大值2.5dB),VSWR1为1.6,VSWR2为1.5,1dB压缩点为11dBm;我们设计的单片微波放大器的产品实测的主要性能参数为:3dB带宽860MHz、100MHz时的增益为35dB、噪声系数为2.4dB,VSWR1为1.4,VSWR2为1.4,1dB压缩点为13.6dBm。对我们提出的设计指标以及仿真数据、测试数

论文目录

• 1 引言
• 2 微波放大器的基本原理
• 2.1 微波放大器的基本概念及现状
• 2.2 二端口网络
• 2.3 微波放大器的设计
• 2.3.1 最大增益设计
• 2.3.2 低噪声设计
• 2.3.3 高功率设计
• 2.3.4 微波放大器的宽带设计
• 3 微波放大器的设计
• 3.1 单级微波放大器
• 3.1.1 微波晶体管
• 3.1.2 微波放大器的偏置
• 3.1.3 宽带放大器的设计
• 3.1.4 负反馈放大器
• 3.1.5 带宽和增益
• 3.2 多级微波放大器
• 3.2.1 级间祸合
• 3.2.2 多级放大器的高频响应
• 3.3 噪声
• 3.3.1 热噪声
• 3.3.2 散粒噪声
• 3.3.3 闪烁噪声
• 3.3.4 碎发噪声
• 3.3.5 电阻的噪声
• 3.3.6 硅双极晶体管的噪声
• 3.3.7 级联电路的噪声
• 4 特定工艺下的器件整体设计
• 4.1 设计指标的要求
• 4.2 电路结构
• 4.3 对所采用的工艺线的简介
• 4.4 与工艺有关的的设计考虑
• 4.5 封装寄生参数对电路影响的讨论
• 5 仿真及测试结果
• 5.1 仿真结果及分析
• 5.2 测试结果
• 5.3 仿真与测试结果的对比分析
• 结论
• 参考文献
• 声明
• 附录
• 致谢