八毫米波四倍频链MMIC研究

摘要

毫米波收发系统无论在民用还是军用方面都是近些年研究的热门，而毫米波电路采用微波单片集成电路（MMIC）电路形式可以减小系统体积、提升系统一致性和稳定性、降低电路成本。
　　毫米波收发系统中，接入混频器的本振信号通常是通过低频振荡源级联倍频器、放大器和滤波器来实现的。本文在分析了贋晶型高电子迁移率晶体管（PHEMT）有源倍频理论的基础上，根据MMIC模型基础，运用MMIC CAD技术，设计了一款八毫米波四倍频链路MMIC。该MMIC集成了一个工作在线性状态的单级8.62GHz基波放大器，一个单管有源四倍频器，一个高通滤波结构，和一个34.48GHz的三级四次谐波放大器，共四个部分。
　　针对四倍频部分，首先通过对PHEMT有源倍频理论的分析，合理选择偏置点，使晶体管产生最大的四次谐波分量，而且减少三次谐波分量。然后再通过晶体管漏极输出部分的集总参数元件替代分布参数电路的谐波抑制支节的设计，对基波和二次谐波进行有效地抑制。其次再加上基波放大器提供最佳驱动功率，保障四倍频部分达到最低变频损耗，高通滤波结构对低次谐波进一步抑制，四次谐波放大器再将四次谐波推到更高的功率。从而实现了该MMIC的高输出功率，高变频增益，高谐波抑制的特性。
　　该MMIC设计采用的是稳懋半导体公司的GaAs0.15μm PHEMT工艺，设计完成后在稳懋完成流片。测试结果显示，该MMIC工作频率为8.57GHz-8.67GHz的情况下，实现了19.8dBm的输出功率，输入功率在-5dBm到1dBm区间内变化时，输出功率平坦度在±0.25dBm以内，变频增益高达18.8dB到24.8dB，基波抑制大于56dBc，二次谐波抑制大于54dBc，三次谐波抑制大于40dBc，MMIC整片功耗在682mW以下，芯片面积为3×2.2mm2。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外四倍频MMIC的研究历史与现状

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本论文的结构安排

第二章 倍频MMIC基本理论

2.1 MMIC简介

2.2 倍频原理的分类及各自特点

2.3 有源倍频原理

2.6 本章小结

第三章 毫米波四倍频MMIC的仿真设计

3.1 倍频方案

3.2 四倍频部分的仿真设计

3.3 基波放大器的仿真设计

3.4 四次谐波放大器的仿真设计

3.5 滤波结构的仿真设计

3.6 整体仿真结果及总结

第四章 毫米波四倍频MMIC的测试

4.1 测试方案

4.2 测试结果及分析

4.3 测试总结

第五章 总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果