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2W级宽带Ka波段毫米波功率放大器设计

作　者: 王记平
导　师: 文光俊
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 微波单片集成电路 Ka波段 PHEMT晶体管功率放大器
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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0.13um 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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-18
  1.1 MMIC技术概述  12-14
  1.2 Ka波段MMIC的国内外研究动态  14-16
  1.3 本论文主要的研究内容  16-18
第二章 MMIC工艺和元器件  18-30
  2.1 无源器件  18-24
    2.1.1 电阻  18-19
    2.1.2 电容  19-21
    2.1.3 电感  21-23
    2.1.4 传输线  23-24
  2.2 有源器件  24-30
    2.2.1 金属半导体场效应晶体管  25-26
    2.2.2 高电子迁移率晶体管  26-30
第三章放大器的基本原理及设计方法  30-42
  3.1 功率放大器的结构及组成方式  30-35
    3.1.1 功率放大器的分类  30-32
    3.1.2 放大器重要性能指标  32-33
    3.1.3 电路稳定性分析  33-34
    3.1.4 输入与输出阻抗匹配  34-35
  3.2 负载牵引与负载线的功率输出设计  35-42
第四章电路和版图的设计与仿真  42-79
  4.1 2W级宽带Ka波段毫米波功率放大器设计指标  42-44
  4.2 单级功放电路的设计与仿真  44-62
    4.2.1 D01PH工艺特征  44-46
    4.2.2 直流偏置电路设计  46-47
    4.2.3 负载牵引法设计匹配网络  47-50
    4.2.4 稳定性分析  50-52
    4.2.5 晶体管热分析  52-57
    4.2.6 单级电路性能测试与分析  57-62
  4.3 毫米波功率放大器整体设计  62-79
    4.3.1 芯片拓扑结构  62-64
    4.3.2 功率分配/合成网络设计  64-66
    4.3.3 匹配网络设计  66-72
      4.3.3.1 输出匹配网络设计  67-68
      4.3.3.2 级间匹配网络设计  68-71
      4.3.3.3 输入匹配网络设计  71-72
    4.3.4 功率放大器电路仿真和版图  72-79
第五章总结  79-80
致谢  80-81
参考文献  81-83
个人简历  83-84
攻读硕士学位期间的研究成果  84-85

2W级宽带Ka波段毫米波功率放大器设计

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