C波段射频收发芯片中频模块设计与实现

发布时间：2017-08-05 08:28

  本文关键词：C波段射频收发芯片中频模块设计与实现

  更多相关文章： 中频 可变增益放大器 巴伦 高集成度

【摘要】：随着有源电子扫描阵列(AESA, Active Electronic Scanning Array)技术的迅速发展,采用AESA技术的有源相控阵系统对射频收发前端的要求越来越高。相控阵多功能芯片(Multi-function Chip, MFC)作为解决下一代低成本、高集成度、多功能射频收发前端的有效技术途径之一,目前正在被工业界、军品界广泛的采用。多功能芯片是指将AESA收发前端原本由多个MM1C完成的移相、衰减、放大等功能集成在一颗MMIC芯片上实现。微电子技术的发展,尤其是CMOS工艺的日趋成熟,为实现高集成度、低成本的相控阵多功能芯片提供了新的契机。本文采用0.18μm RF CMOS工艺设计和实现了应用于C波段AESA射频收发芯片的中频模块。本文首先介绍了中频模块的总体结构以及中频模块使用的可变增益放大器、驱动放大器、巴伦电路的基本理论。接收中频模块包含有源双转单巴伦和中频驱动放大器,其中有源双转单巴伦采用两级结构,第一级电路将差分电压信号转换成同相电压信号,第二级电路实现了同相电压信号电流域相加；中频驱动放大器采用AB类共源共栅放大器结构,在保证线性度的同时实现了输出匹配。发射中频模块包含有源单转双巴伦和可变增益放大器,其中有源单转双巴伦采用交叉耦合技术提高增益,降低功耗；可变增益放大器采用跨导可变的开环结构降低噪声,同时实现了较大的带宽。论文给出了中频模块前仿真、版图设计和后仿真,并完成流片测试。在片测试结果表明：在3.3V电源电压下,接收状态,工作电流约为30mA,电压增益为2.01dB,带内波动小于1dB,输出1dB压缩点为8.5dBm,在1.3-1.4GHz工作频段内S22小于-15dB；发射状态,工作电流约为30mA,带内波动小于1dB,输入1dB压缩点为-2dBm,在1.3-1.4GHz工作频段内S11小于-15dB。本文设计的中频模块具有匹配良好、线性度高、单端口收发等优点,芯片工作性能稳定,可应用于C波段射频收发芯片中。
【关键词】：中频 可变增益放大器 巴伦 高集成度
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN859
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究现状9-11
• 1.2.1 可变增益放大器的国内外研究状况及发展动态9-10
• 1.2.2 驱动放大器的国内外研究状况及发展动态10-11
• 1.3 本文的主要研究内容及设计指标11-13
• 1.3.1 研究内容11-12
• 1.3.2 设计指标12-13
• 1.4 论文的结构13-15
• 第2章 中频模块电路原理15-35
• 2.1 可变增益放大器的基本理论15-24
• 2.1.1 可变增益放大器概述15-16
• 2.1.2 可变增益放大器的性能指标16-21
• 2.1.3 可变增益放大器的基本电路结构21-24
• 2.2 驱动放大器的基本理论24-29
• 2.2.1 驱动放大器概述24
• 2.2.2 驱动放大器的主要性能指标24-29
• 2.3 巴伦电路的基本理论29-34
• 2.3.1 巴伦电路概述29-30
• 2.3.2 单转双巴伦电路常用结构30-33
• 2.3.3 双转单巴伦电路常用结构33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 中频模块的电路设计35-59
• 3.1 中频模块整体结构设计35-36
• 3.2 中频双转单巴伦设计36-39
• 3.2.1 中频双转单巴伦电路设计36
• 3.2.2 中频双转单巴伦前仿真验证36-39
• 3.3 中频驱动放大器设计39-43
• 3.3.1 中频驱动放大器电路设计39-40
• 3.3.2 中频驱动放大器前仿真验证40-43
• 3.4 中频单转双巴伦设计43-47
• 3.4.1 中频单转双巴伦电路设计43-44
• 3.4.2 中频单转双电路巴伦的前仿真结果44-47
• 3.5 可变增益放大器设计47-50
• 3.5.1 可变增益放大器电路设计47-48
• 3.5.2 数模转换器电路设计48-49
• 3.5.3 可变增益放大器前仿真验证49-50
• 3.6 中频模块前仿真50-57
• 3.6.1 接收状态的前仿真50-53
• 3.6.2 发射状态的前仿真53-56
• 3.6.3 中频模块前仿真总结56-57
• 3.7 本章小结57-59
• 第4章 中频模块的版图设计和后仿真59-69
• 4.1 版图设计的要点59-60
• 4.1.1 版图的匹配设计59
• 4.1.2 版图的噪声优化59-60
• 4.1.3 版图的可靠性设计60
• 4.2 中频模块的版图设计60-61
• 4.3 中频模块后仿真61-68
• 4.3.1 接收状态的后仿真61-64
• 4.3.2 发射状态的后仿真64-67
• 4.3.3 中频模块后仿真总结67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 中频模块测试与验证69-81
• 5.1 中频模块芯片引脚说明69-71
• 5.2 中频模块仪器说明71
• 5.3 中频模块测试71-80
• 5.3.1 接收状态测试71-75
• 5.3.2 发射状态测试75-79
• 5.3.3 中频模块测试总结79-80
• 5.4 本章小结80-81
• 第6章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81
• 6.2 展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-89
• 攻读硕士学位期间发表的论文89

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本文编号：623957