波束形成是用于信号的方向性发射或接收的空域滤波信号处理技术,广泛应用于雷达、射电天文学、无线通信、声纳、生物医学、地震学以及声学等领域。波束形成技术的基本原理是将相控阵各个元素以某种特定的方式结合,使得各路信号在特定角度形成相长干涉,而在其他角度形成相消干涉。与全方向的发射或接收相比,波束形成显著提高了发射或接收的增益。波束形成技术依据输出端口的数量可分为单波束形成和多波束形成:单波束形成对全向的信号做空域的滤波,使得某一方向的发射或接受的增益最大;而多波束形成则可同时输出多个信号,分别对应空间中不同的信号方向。相比于单波束形成,多波束形成的数据处理能力大大提高,应用前景更加广泛,因此国内外很多研究人员致力于高性能多波束形成技术的研究。本文设计了一种高度复用的多波束形成射频前端芯片,芯片采用4输入4输出的网络状的结构,不同来源、不同流向的多路信号共享网络节点和低噪声放大器、缓冲器、宽带真延时单元等电路模块,实现了模块的高度复用,用较少的硬件开销实现了复杂的多波束形成功能,显著减小芯片的功耗和面积。本文设计的多波束形成射频前端芯片工作频率为0.35GHz～1.5GHz,相对带宽为124%,因此电路的所有模块均采用宽带设计。宽带低噪声放大器采用噪声抵消技术,利用带负反馈电阻的共源极实现输入阻抗匹配和宽带电路设计,利用源极跟随器和共源极反相放大器消除噪声。本文采用传输线与贝塞尔滤波器,实现整个工作频带内符合延时数值和延时精度指标要求的宽带真延时单元。针对相邻天线间距为104mm、最大扫描角度为45~?的应用背景,本文采用0.18μm RF CMOS工艺完成宽带多波束形成射频前端芯片的设计。