随着现代通信技术的迅速发展,对无线传输速率的要求也越来越高,为了满足各个行业的不同需求,MIMO(Multi-input Multi-output)技术应运而生。MIMO技术不仅能够有效提高系统信道容量,还能显著改善无线系统的能耗效率。在MIMO技术基础上演化而来的波束合成技术可以实现对信号的方向性发射或接收,现已广泛应用于雷达、无线通信、射电天文学等领域。波束合成技术的原理是采用相控阵,使期望方向的信号形成相长干涉,其他方向的信号形成相消干涉,从而实现对特定方向信号的放大。与全方向收发系统相比,波束合成技术能够显著提高发射或接收的增益以及系统的效率。本文以SKA项目为基础,设计了一种应用于低中频的宽带多波束合成芯片。芯片采用路径共享网络状MIMO架构,可以同时支持4路输入和4路输出,通过对延时单元的高度复用节省了芯片面积和功耗。本文设计的芯片工作频率为0.35-1GHz,在4根天线间距为10.5cm的情况下,延时分辨率为80ps,最大群延时为720ps,能够提供±42°和±13°四个扫描角度,对空间信号进行有效的合成放大。芯片的电路实现包含低噪声放大器、真延时单元和缓冲buffer。低噪声放大器采用电流复用技术节省功耗、利用噪声抵消技术降低噪声,同时通过电阻负反馈实现宽带的输入阻抗匹配。真延时单元采用模拟IC滤波器架构,相比于传统LC梯形架构,在延时起伏相近的情况下,占用更小的芯片面积。缓冲buffer采用共源-共漏结构,对延时单元引入的插损进行补偿,同时提高各个端口间的隔离度,减小信号间的串扰。该芯片采用TSMC 0.18um RFCOMS工艺进行设计,并最终完成了版图设计和流片。采用是德科技的矢量分析仪进行测试,测试结果表明该芯片能够实现对真延时的精确控制,能够对信号进行同相叠加。