發(fā)布時間：2018-06-13 22:25

  本文選題：混頻多功能芯片 + 放大器　； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：在數(shù)字電路被芯片化、集成化改進(jìn)的日漸成熟的同時,射頻電路也向著小型化、芯片化的方向不斷地發(fā)展,逐漸由無線收發(fā)(T/R)組件向著單片微波集成電路(MMIC)技術(shù)逐漸演變,芯片的整體尺寸日趨縮小,性能卻在此過程中不斷突飛猛進(jìn),這種轉(zhuǎn)變帶來的不僅僅是系統(tǒng)尺寸由組件向芯片的穩(wěn)步過渡,更是整體功能由分立元件向混合信號系統(tǒng)的不斷飛躍,對于人類技術(shù)的發(fā)展與革新起到日益重要的作用。構(gòu)成T/R模塊的眾多分立元件當(dāng)中,功率放大器與混頻器是影響T/R模塊的核心零部件,直接影響T/R模塊的靈敏度和最低信噪比,其性能指標(biāo)日益變?yōu)楝F(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵,反映了一個國家雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展水平。對相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中MMIC的仿真設(shè)計與測試方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究,設(shè)計芯片主體為C波段(4-8GHz)無源雙平衡混頻器,其本振端口集成具有20dB增益的驅(qū)動放大器,射頻端口集成增益為16dB的雙向放大器,多功能芯片可同時實(shí)現(xiàn)上變頻及下變頻的使用要求。在對射頻電路設(shè)計的基本理論做過細(xì)致研究之后,采用ADS軟件首先對各分立元件進(jìn)行原理圖以及版圖仿真設(shè)計,不斷調(diào)整各部分的參數(shù)以優(yōu)化性能指標(biāo),在確定性能滿足要求之后對芯片中各組成部分進(jìn)行集成以完成混頻多功能芯片的仿真設(shè)計,系統(tǒng)仿真結(jié)果變頻增益大于8dB且具有較好的頻帶內(nèi)平坦度,端口回波損耗優(yōu)于-10dB,端口間隔離度特性良好,滿足設(shè)計前設(shè)定的指標(biāo)要求,符合實(shí)際工程使用中的要求。設(shè)計版圖采用中電集團(tuán)13所ED 0.25μm PHEMT工藝線完成設(shè)計電路的流片處理,對晶圓片使用Cascade公司生產(chǎn)的探針臺以及安捷倫公司的四端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀做晶圓片的裸片探針測試。對比測試結(jié)果與仿真結(jié)果并對整體結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄與分析,對性能指標(biāo)進(jìn)行一定的研究,除個別性能指標(biāo)出現(xiàn)稍許偏離仿真結(jié)果外,芯片整體性能滿足使用要求及設(shè)計預(yù)期,能夠達(dá)到工程應(yīng)用的通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品級芯片的性能要求,繼而對芯片尺寸做壓縮處理以滿足實(shí)際封裝使用時面臨的尺寸要求,對改版后的芯片再次流片并測試。測試結(jié)果表明芯片性能指標(biāo)在芯片尺寸壓縮后出現(xiàn)一定惡化,但仍處于實(shí)際使用中可以接受的范圍內(nèi),芯片變頻增益大于10dB,各端口回波損耗特性優(yōu)于-5dB,各端口隔離度特性良好,設(shè)計目標(biāo)基本與設(shè)計前所做方案設(shè)計基本一致,能夠滿足實(shí)際工程應(yīng)用對于芯片的性能指標(biāo)要求。
[Abstract]:While the digital circuits are becoming more and more integrated and improved, the RF circuits are becoming smaller and more integrated, and the wireless transceiver / transceiver T / R components are gradually evolving to the monolithic microwave integrated circuits (MMICs) technology. The overall size of the chip is getting smaller and smaller, but the performance of the chip in the process of rapid progress, this change does not only bring about a steady transition of system size from components to chips, It is also the continuous leap from discrete components to mixed signal systems, which plays an increasingly important role in the development and innovation of human technology. Among the many discrete components that make up the T / R module, power amplifiers and mixers are the core components that affect the T / R module, which directly affects the sensitivity and the lowest signal-to-noise ratio of the T / R module. Its performance index is increasingly becoming the key of the existing radar system. It reflects the development level of radar technology in a country. The simulation design and test method of MMIC in phased array radar system are studied in detail. The main chip is C-band 4-8GHz) passive dual-balanced mixer, and its local oscillator port integrated drive amplifier with 20dB gain. With a bidirectional amplifier with a gain of 16dB, the multi-function chip can meet the requirements of up-conversion and down-conversion at the same time. After the detailed research on the basic theory of RF circuit design, the principle diagram and layout simulation design of each discrete element is carried out by ads software, and the parameters of each part are adjusted to optimize the performance index. After the determinism can meet the requirements, the components of the chip are integrated to complete the simulation design of the mixed-frequency multifunctional chip. The simulation results show that the frequency conversion gain is more than 8dB and the system has a good in-band flatness. The return loss of the port is better than -10 dB, and the isolation between ports is good, which meets the requirements set before the design and meets the requirements of practical engineering. The design layout uses 13 Ed 0.25 渭 m pHEMT process lines of CLP Group to complete the wafer processing of the designed circuit. The wafers are tested by using Cascade's probe platform and Agilent's four-port vector network analyzer. Comparing the test result with the simulation result and recording and analyzing the whole result in detail, the performance index is studied to a certain extent. Except for some performance indexes deviating slightly from the simulation result, the overall performance of the chip meets the requirement of use and the design expectation. It can meet the general design standards of engineering applications and the performance requirements of product level chips. Then the chip size is compressed to meet the size requirements of actual packaging. The modified chip is reflow and tested. The test results show that the chip performance has deteriorated after chip size compression, but it is still in the acceptable range in practical use. The frequency conversion gain of the chip is greater than 10dB, the echo loss characteristics of each port is better than -5dB, and the isolation of each port is good. The design goal is basically the same as the scheme design before the design, and it can meet the requirements of the chip performance in practical engineering applications.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN402

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本文編號：2015707