一种低插损大衰减量的MMIC 6位数控衰减器

摘要

随着微波通信的不断发展,通信系统中不断的需要高性能、小型化集成电路来满足用户越来越复杂的要求。而砷化镓微波单片集成电路的出现正是顺应了这样的要求。单片电路器件的密度高、重量小、设计方便、可靠性强、工作频带宽及耗电非常少等优点。而对于微波数控衰减器,它可以通过给定的控制电平来实现对射频信号幅度的调节。数控衰减器的主要指标包括衰减精度、动态范围、插入损耗以及驻波等,其性能的好坏往往直接影响到整个电路系统中的性能指标。
　　针对上述问题,本论文以设计低插损、大衰减量、高的衰减精度、端口驻波好为基本内容,此外为了实现正的TTL电平控制,集成了驱动电路,最终实现了数模混合的设计。本文的主要内容如下:
　　首先,介绍了本课题的发展背景及意义、MMIC的发展概况和研究进展。对数控衰减器的基本原理以及结构分类做了详细的描述及分析。给出了单片电路中的有源器件以及无源器件的模型分析,并介绍了pHEMT的模型参数提取方法。
　　然后,基于以上模型和理论,仿真设计了一款低插损大衰减量数控衰减器。为了更加方便应用,还设计了一个驱动器将其转化为正电控制衰减器。并分别给出了衰减器和驱动器的仿真曲线以及整个电路版图。
　　最后,将仿真好的版图加工成实物并利用矢网进行了测试和分析。本文所选择的单片流片工艺,是国内中国电子科技集团第十三研究所的E、D工艺。结合了工艺线提供的元件库,完成了指标优良的MMIC数控衰减器,最后交由工艺线生产。对样本测试结果满足设计要求。
　　在DC~2GHz的工作频带内,六位数控衰减器芯片的最大衰减量达到了63dB,以1dB为衰减步进。各个主要态的封装测试结果如下:1dB±0.15dB(1dB位):2dB±0.15dB(2dB位):4dB±0.1dB(4dB位):8dB±0.4dB(8dB位):16dB±1dB(16dB位):32dB±2dB(32dB位)。插入损耗小于2.2dB。芯片尺寸为3mm×2mm。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 MMIC的发展概况

1.3 本论文的研究内容和结构安排

第二章 衰减器的基本原理

2.1 衰减器的基本特性

2.2 衰减器的结构

2.3 本章小结

第三章 MMIC设计中模型的建模方法

3.1 GaAs PHEMT开关模型

3.2 无源器件的模型分析

3.3 本章小结

第四章 衰减器的设计

4.1 各个衰减位的分析与设计

4.2 六位衰减器的级联设计

4.3 本章小结

第五章 驱动电路的设计

5.1驱动电路的基本原理

5.2 驱动电路的设计

5.3 本章小结

第六章 MMIC数控衰减器的制造与测试

6.1 数控衰减器的制造

6.2 测试与分析

第七章 总 结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果