【摘 要】
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近年间,太赫兹波段已成为研究的热点,其科研意义与应用价值已得到学术界的认可。140GHz作为“大气窗口”之一,信号传输在其附近频段受到的衰减较小,有极大的应用潜力。毫米波功率放大器作为射频前端的重要组件,可以实现较大的功率输出,有利于整体系统的性能提升。因此,本论文在工艺特征频率较低的情况下,设计了一款D波段功率放大器。本论文首先调研了目前D波段功率放大器的国内外研究进展,介绍了D波段功率放大器设
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近年间,太赫兹波段已成为研究的热点,其科研意义与应用价值已得到学术界的认可。140GHz作为“大气窗口”之一,信号传输在其附近频段受到的衰减较小,有极大的应用潜力。毫米波功率放大器作为射频前端的重要组件,可以实现较大的功率输出,有利于整体系统的性能提升。因此,本论文在工艺特征频率较低的情况下,设计了一款D波段功率放大器。本论文首先调研了目前D波段功率放大器的国内外研究进展,介绍了D波段功率放大器设计的难点所在。其次,对功率放大器的相关概念进行了阐述,并对各种功率放大器电路结构进行了分析。最终,完成了功率放大器的原理图设计及版图设计等相关工作,并进行了测试。根据指标要求,本论文采用0.13μm Si Ge Bi CMOS工艺,设计了一个整体拓扑为三级四路结构的功率放大器。射频信号在输入端被分解为两路信号,送入两路驱动级放大器进行放大,之后被分为四路信号,送入四路功率级放大器。最终采用无源网络将四路信号进行功率合成。电路中信号的合成与功分均采取T型结来实现。本论文进行了电路原理图的设计,完成了电路的前仿真与版图设计。利用Momentum软件进行了传输线、电容等无源器件的电磁场仿真,并且考虑了晶体管的RC寄生参数,完成了电路设计与优化。最终,该放大器的路场联合仿真结果如下:该功率放大器中心频率为152.1GHz,3d B带宽为14.8GHz,其功率增益为15.21d B,饱和输出功率为10d Bm,输出1d B压缩点为8.5d Bm,PAE最大值为3%。芯片面积为0.71mm2。
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