高效率微波单片放大器电路研究

发布时间：2017-04-03 12:16

  本文关键词：高效率微波单片放大器电路研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着Ⅲ-Ⅴ族半导体工艺技术的不断进步,微波单片集成电路也变得尺寸更小、成本更低、功耗更小、噪声更低、功率密度更大,所以越来越广泛的应用在现代通信、雷达系统和导弹制导等电子装备上。本论文采用砷化镓工艺分别对低噪声放大器和高效率功率放大器的设计进行了研究,主要的研究内容如下:设计了一款工作频率为2.0~2.15GHz的4W微波单片功率放大器。电路采用两级放大拓扑结构,选用砷化镓0.25um pHEMT工艺,利用负载牵引技术得到放大管在最佳输出功率时的输出阻抗,设计匹配电路,保证放大器有最大输出功率。功率放大器的末级采用Bus-Bar结构,同时实现直流馈电与功率合成,即保证了末级合成效率也方便实现漏极的大电流馈电。最终版图仿真结果,在2.0~2.15GHz的频率范围内,输出功率大于36dBm,增益大于35dB,效率大于40%。设计了一款8mm波段(24~40GHz)微波单片低噪声放大器,电路采用三级放大链路,选用砷化镓0.15um pHEMT工艺,输入级和级间匹配采用最低噪声匹配,保证电路整体的低噪声水平。第三级电路使用Lang耦合器将第三级低噪声放大器合成输出,既保证了输出端的端口驻波,也可以提高输出功率。最终版图设计在24~40GHz范围内噪声低于2.2dB,增益大于17dB。
【关键词】：微波单片集成电路 汇流条 功率放大器 低噪声放大器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN722
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 射频放大器研究的背景与意义9
• 1.2 MMIC放大器的研究历史与现状9-11
• 1.3 本文的主要工作11-12
• 1.4 本论文的结构安排12-13
• 第二章 MMIC工艺与器件模型13-23
• 2.1 选择MMIC工艺13-16
• 2.1.1 MMIC衬底的选择13-14
• 2.1.2 晶体管的选择14-15
• 2.1.3 MMIC的加工工艺15-16
• 2.2 MMIC器件模型16-22
• 2.2.1 微带线16-17
• 2.2.2 电容17-18
• 2.2.3 电感18
• 2.2.4 电阻18-19
• 2.2.5 接地通孔19-20
• 2.2.6 有源器件模型20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 微波放大器主要特性参数23-33
• 3.1 端口网络S参数的基本概念23-24
• 3.2 低噪声放大器性能参数24-29
• 3.2.1 噪声系数（NF）和噪声温度（Te）24-26
• 3.2.2 增益与增益平坦度26-27
• 3.2.3 端口驻波27
• 3.2.4 稳定性27-29
• 3.2.5 工作频带29
• 3.2.6 动态范围29
• 3.3 功率放大器性能参数29-32
• 3.3.1 输出功率29-30
• 3.3.2 功率效率与功率附加效率30-31
• 3.3.3 交调失真31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 功率放大器设计33-49
• 4.1 直流工作点选择33-34
• 4.2 稳定性分析34-36
• 4.3 负载牵引36-38
• 4.4 功率合成设计38-40
• 4.5 Bus-Bar设计40-42
• 4.6 级间匹配42-43
• 4.7 输入匹配43
• 4.8 原理图仿真及优化43-45
• 4.9 版图设计仿真45-48
• 4.10 本章小结48-49
• 第五章 低噪声放大器电路设计49-62
• 5.1 低噪声放大器链路设置51
• 5.2 直流工作点选择51-52
• 5.3 稳定性设计52-53
• 5.4 匹配电路设计53-57
• 5.5 lange耦合器的设计57-59
• 5.6 版图设计59-60
• 5.7 版图仿真结果60-61
• 5.8 本章小结61-62
• 第六章 芯片测试62-66
• 6.1 在片测试62-63
• 6.2 测试数据对比63-64
• 6.3 测试结果分析64-65
• 6.4 本章小结65-66
• 第七章 总结66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 攻读硕士学位期间取得的成果70-71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;高频低噪声放大器[J];国外电子元器件;2001年01期

2 安毅,吕昕,高本庆;振幅比较单脉冲系统中前端低噪声放大器的选择[J];雷达与对抗;2001年01期

3 曹克,杨华中,汪蕙;低电压低功耗CMOS射频低噪声放大器的研究进展[J];微电子学;2003年04期

4 一凡;全波段毫米波低噪声放大器[J];微电子技术;2003年03期

5 张广,郑武团,田海林;低噪声放大器的网络设计法[J];现代电子技术;2004年01期

6 ;安捷伦科技推出具关断功能的超低噪声放大器模块[J];电子与电脑;2005年11期

7 张红南;黄雅攸;蒋超;颜永红;;高增益低功耗CMOS低噪声放大器的设计[J];微计算机信息;2008年29期

8 刘峻;卢剑;李新;郭宇;苏建华;梁洁;;一种低噪声放大器的白噪声分析[J];中国集成电路;2009年08期

9 周伟中;;低噪声放大器的仿真设计[J];科技资讯;2010年14期

10 张维佳;;非平衡变换低噪声放大器的设计[J];信息通信;2012年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张乾本;;45°K超低噪声放大器[A];1993年全国微波会议论文集（下册）[C];1993年

2 高飞;张晓平;郜龙马;朱美红;曹必松;高葆新;;低温低噪声放大器特性研究[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年

3 郑磊;胡皓全;田立卿;;低噪声放大器的设计[A];2005'全国微波毫米波会议论文集（第三册）[C];2006年

4 郭伟;鲍景富;;低噪声放大器稳定性分析与设计方法[A];2005'全国微波毫米波会议论文集（第二册）[C];2006年

5 贺菁;董宇亮;徐军;李桂萍;;5mm宽带低噪声放大器的研制[A];2007年全国微波毫米波会议论文集（上册）[C];2007年

6 刘畅;梁晓新;阎跃鹏;;射频宽带低噪声放大器设计[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年

7 王云峰;李磊;梁远军;朱文龙;;双平衡支路低噪声放大器的设计与测试[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年

8 刘宝宏;陈东坡;毛军发;;一种采用正体偏置和增益增强技术的低电压低功耗低噪声放大器[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年

9 张利飞;汪海勇;;低噪声放大器的仿真设计[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年

10 王汉华;胡先进;;卫星电视低噪声放大器的设计[A];1997年全国微波会议论文集（上册）[C];1997年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 四川 张达 编译;增益从1到1000倍可变的高精度低噪声放大器[N];电子报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 曹克;低电压低功耗CMOS射频低噪声放大器设计[D];清华大学;2005年

2 刘宝宏;CMOS工艺的低电压低噪声放大器研究[D];上海交通大学;2011年

3 黄煜梅;CMOS蓝牙收发器中低噪声放大器的设计及高频噪声研究[D];复旦大学;2004年

4 许永生;CMOS射频器件建模及低噪声放大器的设计研究[D];华东师范大学;2006年

5 李琨;低噪声放大器动态范围扩展的理论和方法研究[D];天津大学;2010年

6 王军;低噪声放大器模块化分析与设计的等效噪声模型法的研究[D];电子科技大学;1999年

7 黄东;面向多带多标准接收机的宽带CMOS低噪声放大器研究[D];中国科学技术大学;2015年

8 彭洋洋;微波/毫米波单片集成收发机中关键电路的设计及其小型化[D];浙江大学;2012年

9 李芹;无生产线模式微波单片集成电路设计与实验研究[D];东南大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张全;宇航用低噪声放大器研制及其可靠性研究[D];西安电子科技大学;2012年

2 冯永革;低噪声放大器的研究与设计[D];南京理工大学;2015年

3 易凯;CMOS毫米波低噪声放大器设计[D];电子科技大学;2014年

4 赖宏南;超宽带大动态自动电平控制系统研究[D];电子科技大学;2014年

5 李佩;微波单片专用集成电路设计[D];电子科技大学;2009年

6 王轲;微波宽带低噪声放大器研究[D];电子科技大学;2015年

7 李凯;平衡式低噪声放大器设计[D];电子科技大学;2015年

8 赵艳阳;X波段限幅低噪声放大器设计与实现[D];电子科技大学;2014年

9 李辛琦;1.2GHz CMOS低噪声放大器的仿真设计与实现[D];电子科技大学;2015年

10 孙海昕;基于CMOS工艺的射频低噪声放大器的设计[D];黑龙江大学;2015年

  本文关键词：高效率微波单片放大器电路研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：284318