基于0.13μm SiGe BiCMOS的数字移相和低噪声放大技术研究

摘要

相控阵雷达系统不仅具有较强的抗干扰能力和较快的波速形成能力，而且在信道容量和信噪比方面也较其他雷达有优势，所以拥有相当高的军事战略意义。在相控阵中采用移相器来实现波速的扫描，用低噪声放大器来降低接收链路的噪声系数和提高增益，所以迫切需要研制出小型化、轻重量、高性能的移相器和低噪放芯片。而 SiGe BiCMOS 技术不仅具有较好的高频性能，而且价格较低、与CMOS兼容，所以得到快速发展。 本文选用Global Foundries 0.13μm SiGe BiCMOS 8xp工艺，采用Cadence和HFSS的联合仿真的方法，完成两款移相器和两款低噪放的设计，其中部分模块流片测试。具体内容如下： 采用高频性能较好的深势阱MOS管研制了两个工作于Ka波段的六位数字移相器，且都采用级联小移相单元的方式实现。其中高低通型移相器的小移相量单元采用新结构：将串联谐振支路的电感拆分为两个电感，分别放于电容的两边，这样有利于电路的调节与整体的对称性。同时，国内在SiGe工艺上报道的移相器芯片大多位数较低，所以本设计可以为后续高位移相器的设计提供参考。另外，采用cascode结构和温度补偿技术，利于设计出性能较好的 K、Ka波段的低噪声放大器。 对于所设计的模块，其结果如下：1、Ka波段开关线型数字移相器仿真结果，附加衰减小于±0.6dB，RMS误差小于3.16°，回波优于14.92dB；2、Ka波段高低通型数字移相器测试结果，附加衰减小于±1dB，RMS误差小于6.5°，回波优于9.5dB；3、保证稳定的同时，Ka波段的低噪声放大器仿真完成了3.45dB较低的噪声系数和24dB左右的高增益；4、K波段的低噪声放大器测试结果，噪声系数1.67~2.27dB，增益11.59~12.38dB，输出P1dB在9dBm左右。

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