微波毫米波变幅与调制MMIC电路研究

摘要

在现代通信系统高移动性、高速率和小型化的迫切需求下，研究高性能的微波射频通信组件成为了主要的研究方向。各类新兴技术的出现，使得技术在工程领域的应用越来越广泛，要求的工作频带越来越宽，加之通信频谱资源占用越来越密集，传统的窄带系统已经无法满足这些技术的需求。为了实现更高传输速率，更为小型化的系统，微波毫米波变幅MMIC电路和微波毫米波MMIC调制电路的性能和尺寸在通信链路上起着重要的作用，变幅电路决定了接收到的信号能否准确的传输给信息处理端，调制电路决定了能否将基带信息准确的调制在载波上，降低误码率以提升通信质量和通信速率。 常用的微波毫米波变幅电路分为两类，衰减电路和可变增益放大电路，前者电路结构较为简单但只能提供幅度衰减而后者电路稍微复杂一些却既可以增大幅度也可以减小幅度，相较而言，可变增益放大电路更能贴近实际工程需求。而常用的微波毫米波调制电路则可根据功能不同得到不同分类，但在毫米波频段，同时还要兼顾电路尺寸及性能的前提下，直接矢量调制技术一直以来都是一个研究热点且应用广泛，相比于传统的调制电路，直接矢量调制技术减少了中频调制过程即降低了成本同时提高了系统调制的可靠性。因此，本论文基于目前的研究热点和实际工程需要，在 0.15 μm GaAs E-Mode pHEMT 工艺下，设计了一款 50 MHz-8 GHz的宽带数字可变增益放大器，采用串联电阻分压电路对传统的稳定增益放大器级联衰减器结构进行改进，实现了增益变化范围在2 dB-33.5 dB，最小增益步进为0.5 dB，增益变化误差最大为1 dB，噪声小于4 dB的性能，芯片尺寸为2.4 mm×1.1 mm，减小了25%的传统结构芯片面积。在同样的工艺下，设计了一款40 GHz-75 GHz的宽带矢量调制器，采用两层弯折的金属线正对耦合的结构完成了宽边耦合器的设计，优势在于在宽带响应下利用双层结构减小了耦合器所占面积从而大幅度的降低了整体电路面积，实现了幅度不平衡度最大为±1 dB，相位不平衡度最大为±3°，插入损耗为12.5 dB的性能，芯片尺寸为2.3 mm×1.7 mm。综上所述，本论文设计的微波毫米波变幅与调制MMIC电路具有宽带，电路结构紧凑，性能优良的特性。

目录

第一个书签之前