基于GaAs工艺的L波段混频放大多功能芯片研究

发布时间：2020-07-30 20:22

【摘要】：随着有源相控阵技术在现代雷达与通信系统中的广泛应用,对相控阵系统的成本、面积、功耗提出了越来越高的要求。传统相控阵组件由分立器件组成,存在电路面积大、成本高、一致性差、装配复杂等诸多问题,本研究的多功能芯片将多个功能子系统一体化集成,弥补了传统形式的弊端,对相控阵系统的发展具有重要意义。本研究基于GaAs pHEMT工艺设计了两款工作于L波段的多功能芯片,并对电路中的关键单元重点研究分析。具体工作内容如下:(1)针对传统无源混频器的面积大、插入损耗大的难题,本研究对巴伦变换器进行建模分析,在巴伦末端引入尾电容,减小了巴伦传输线电长度,并将其应用于无源双平衡混频器中,改善了混频器的变频损耗。基于这种结构,设计了一款射频频率为0.96-1.25GHz,本振频率为1.31GHz的下变频器。最终设计结果为:变频损耗小于9dB,输出P_(1dB)大于3.9dBm,本振至中频端的隔离度大于38dB。(2)为解决低噪声放大器噪声与增益特性无法同时兼顾的问题,引入源极退化负反馈结构,建立与输入阻抗间的关系,选择最佳匹配点,同时兼顾电路的噪声与增益特性。针对宽带放大器增益随频率滚降的问题,建立RC负反馈结构等效模型,补偿晶体管增益滚降,实现电路在宽带内的高增益平坦度。基于该种拓扑结构设计了一款低噪声放大器,仿真结果显示:在0.96-1.25GHz内,放大器增益大于31dB,噪声系数小于0.8dB,增益平坦度小于±0.5dB。(3)针对传统开关隔离度与插入损耗特性之间的矛盾,本研究采用串并联结构并结合pHEMT开关器件等效模型进行分析,设计了一款具有高隔离度、低插入损耗特性的单刀双掷开关。仿真结果显示:在0.96-1.25GHz内,开关的插入损耗小于0.33dB,隔离度大于52dB,输出P_(1dB)大于18.8dBm。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN405
【图文】：

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混频器版图照片

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本文编号：2776033