【摘 要】
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随着电子信息技术的快速发展,现代电子系统对于元器件的尺寸要求越来越小,而性能要求却越来越高,既要实现电子系统的小型化,又要满足超宽带高性能的应用要求,特别是在雷达宽频带探测、高速电子对抗、多功能通信及制导系统应用中,超宽带多功能芯片的研制具有重要的应用价值且需求迫切。常见的超宽带放大器中,采用分布式结构设计的放大器具有超宽带的频率特性,并且电路性能受到工艺波动的影响相对更小,对比其他结构的宽带放大
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随着电子信息技术的快速发展,现代电子系统对于元器件的尺寸要求越来越小,而性能要求却越来越高,既要实现电子系统的小型化,又要满足超宽带高性能的应用要求,特别是在雷达宽频带探测、高速电子对抗、多功能通信及制导系统应用中,超宽带多功能芯片的研制具有重要的应用价值且需求迫切。常见的超宽带放大器中,采用分布式结构设计的放大器具有超宽带的频率特性,并且电路性能受到工艺波动的影响相对更小,对比其他结构的宽带放大器来说,有着更好的增益平坦度和驻波。而多功能芯片制造工艺中,分为了Si基CMOS、Si Ge Bi CMOS和Ga As p HEMT,三种工艺各有所长,在微波毫米波多功能芯片领域都有不错的表现。当前基于Ga As基的MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit）单片微波集成电路技术发展愈发成熟,凭借着在射频微波领域的高性能优势,Ga As芯片一直占据着高端射频应用这一重要领域。随着半导体工艺、半导体材料的不断优化,以及用户需求侧的牵引,现在Ga As芯片已经可以实现多种功能单片的片上集成,特定的E/D工艺可以在Ga As基上完成部分数字逻辑功能,对于提高芯片集成度具有重要的推动作用。本篇论文研究了一款2-20GHz双向放大数控衰减多功能芯片,采用Ga As基PED25工艺进行了流片。具体工作内容分以下几个部分:1.研究了超宽带分布式低噪声放大器的设计方法,讨论了共源共栅结构分布式放大器的优缺点和噪声来源,并设计了一款2-20GHz分布式低噪声放大器,通过on-wafer测试进行验证,增益>15d B,噪声系数<3d B,输出P-1d B功率>14d Bm。2.研究了开关电路的拓扑结构及常用的设计方法,分析了开关模式下晶体管的等效电路,并设计了一款DC-20GHz吸收式单刀双掷开关,通过on-wafer测试,插损<1.8d B,隔离度>45d Bm。3.研究了数控衰减器的拓扑结构和设计方法,比较了几种常见结构衰减器的适用范围,并设计了一款DC-20GHz的6bit数控衰减器,通过on-wafer测试,插损小于6.1d B,衰减精度0.5d B,衰减附加相移±4°。4.最后讨论了目前Ga As基多功能芯片的发展方向与遇到的主要困难,并进行了2-20GHz双向放大数控衰减多功能芯片的联合仿真设计,流片后进行了on-wafer测试,链路增益大于12d B,带内平坦度1d B,带内回波损耗10d B～15d B,电路功耗为127m A@+5V。
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