2W级宽带Ka波段毫米波功率放大器设计

摘要

在通信系统的传输端中，功率放大器是相当重要的组件。本论文重点介绍的是Ka波段PHEMT MMIC功率放大器的电路设计，主要应用在Ka频段的区域多点分散式服务系统(local multipoint distribution service)。
　　 论文利用0.13μm GaAs PHEMT工艺实现了一个27～39GHz单片功率放大器的仿真设计。该放大器采用三级放大的拓扑结构，第一级和第二级PHEMT栅宽为8×30μm，第三级PHEMT栅宽为12×40μm，采用晶体管内部匹配结构来匹配功率元件极低的输入及输出阻抗，芯片版图面积为3.07mm×2.71mm。放大器工作于A类方式，每一级都采用Vds=5V，Vgs=-0.4V的双电源供电。在27～39GHz工作频带内，小信号增益达到18dB，增益平坦度为2dB，输入输出电压驻波比小于2∶1，1dB压缩点输出功率达到31dBm，饱和输出功率33dBm。从仿真结果来看，本文所设计的毫米波功率放大器芯片经过仿真验证基本实现了预期指标。

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论文说明：图表目录

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第一章绪论

1.1MMIC技术概述

1.2 Ka波段MMIC的国内外研究动态

1.3本论文主要的研究内容

第二章 MMIC工艺和元器件

2.1无源器件

2.1.1电阻

2.1.2电容

2.1.3电感

2.1.4传输线

2.2有源器件

2.2.1金属半导体场效应晶体管

2.2.2高电子迁移率晶体管

第三章放大器的基本原理及设计方法

3.1功率放大器的结构及组成方式

3.1.1功率放大器的分类

3.1.2放大器重要性能指标

3.1.3电路稳定性分析

3.1.4输入与输出阻抗匹配

3.2负载牵引与负载线的功率输出设计

第四章单级功率放大器设计与仿真

4.1 D01PH工艺特征

4.2单管功率放大器设计

4.2.1直流偏置电路设计

4.2.2负载牵引法设计匹配网络

4.2.3稳定性分析

4.2.4晶体管热分析

4.3单级放大器性能测试与分析

第五章毫米波功率放大器整体设计与仿真

5.1 Ka波段毫米波功率放大器拓扑设计

5.1.1毫米波功率放大器设计指标

5.1.2芯片拓扑结构

5.2功率分配／合成网络设计

5.3匹配网络设计

5.3.1输出匹配网络设计

5.3.2级间匹配网络设计

5.3.3输入匹配网络设计

5.4功率放大器电路仿真和版图

第六章总结

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果