【摘要】：21世紀,無線通信行業(yè)迎來了黃金時代,傳統(tǒng)的有線通信逐漸被現(xiàn)代無線通信取代。隨著民用無線通信事業(yè)的飛速發(fā)展,低頻段的無線頻譜資源逐漸趨近于飽和。在這種背景下,民用無線通信開始轉(zhuǎn)向高頻頻段,如K、Ka波段,針對Ka波段無線通信相關技術的研究極具發(fā)展?jié)摿�。�?qū)動級放大器在Ka波段等高頻段無線通信系統(tǒng)中扮演著十分重要的角色,尤其是在雷達、衛(wèi)星等遠距離通信系統(tǒng)中,驅(qū)動級放大器可以提供合適的信號功率給末級功率放大器,促使末級功率放大器工作在良好狀態(tài),保證信號的有效發(fā)射。然而,目前針對較低頻段如X波段的驅(qū)動級放大器的研究較多,鮮有關于Ka波段驅(qū)動級放大器的研究。因此,研制高性能的Ka波段驅(qū)動級放大器芯片對現(xiàn)代無線通信事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文采用0.15μm InGaAs pHEMT工藝設計制作了一款面向衛(wèi)星通信終端應用的Ka波段MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)驅(qū)動放大器芯片。芯片具有小尺寸、低功耗、寬頻帶的優(yōu)點,適用于其他主流Ka波段通信系統(tǒng)。芯片采用單電源供電設計,內(nèi)部自偏置柵極-源極電壓,外部供電方便。為了實現(xiàn)較高的線性增益,芯片采用兩級級聯(lián)拓撲結構,裸片尺寸為1.7 mm×1.0 mm。芯片電磁仿真結果表明,在漏極電壓為3 V的條件下,在28~32 GHz內(nèi),芯片線性增益為16.4 dB;端口回波損耗小于-10 dB;增益1 dB壓縮點輸出功率大于9.1 dBm;芯片飽和輸出功率大于11 dBm;芯片直流功耗小于88.5 mW。芯片在常溫下的測試結果顯示,在漏極電壓為3 V的條件下,在28~32 GHz內(nèi),芯片線性增益最大值為20 dB;增益1 dB壓縮點輸出功率可達11 dBm;飽和輸出功率可以達到13dBm;芯片總直流功耗小于84.6 mW。本文對比分析了驅(qū)動放大器芯片測試結果與電磁仿真結果,并針對其差異產(chǎn)生的原因進行了分析。為了將驅(qū)動放大器芯片更好地應用于實際工程項目中,本文基于所設計的驅(qū)動放大器芯片設計并制作了一個驅(qū)動放大器功能模塊。常溫下模塊的測試結果表明,在漏極電壓為3 V的條件下,在28~32 GHz內(nèi)模塊的線性增益最大可達20.7dB;增益1 dB壓縮點輸出功率大于10.0 dBm;飽和輸出功率可以達到14.4 dBm;模塊總直流功耗小于90 mW。本文設計的模塊性能良好,適合應用于現(xiàn)代各類Ka波段通信系統(tǒng)之中。
【圖文】：

圖 5-3 芯片實測照片.2 直流工作點測試在環(huán)境溫度為 25℃的條件下，驅(qū)動級放大器芯片的直流工作點在片測試 5-1 所示。表 5-1 芯片直流工作點在片測試結果漏極電壓 Vd(V) 漏極電流 Id(mA)2.5 27.22.6 27.32.7 27.52.8 27.62.9 27.83.0 27.93.1 28.0

圖 6-3 模塊 PCB 版圖化得到初始的模塊阻抗匹配電旗下的 3D 全波段電磁仿真軟件器模塊的腔體采用矩形諧振腔路初始參數(shù)帶入到 HFSS 仿真立的包含模塊腔體和阻抗匹配電的材料是 H96 黃銅。6-4 HFSS 中建立的模塊腔體的仿真
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN722

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 艾萱;徐光;鄭遠;陳新宇;前鋒;楊磊;;K波段低噪聲放大器芯片[J];通訊世界;2015年13期

2 朱思成;田國平;白元亮;張曉鵬;陳興;;DC～20GHz GaAs PHEMT超寬帶低噪聲放大器[J];半導體技術;2013年08期

3 曾志;徐全勝;高學邦;;X波段寬帶單片驅(qū)動功率放大器[J];半導體技術;2013年06期

4 杜鵬搏;徐偉;王生國;高學邦;蔡樹軍;;Ka波段GaN HEMT大功率、高效率放大器MMIC[J];半導體技術;2013年05期

5 杜鵬搏;張務永;孫希國;崔玉興;高學邦;付興昌;吳洪江;蔡樹軍;;Ka波段高效率GaAs功率放大器MMIC[J];半導體技術;2013年02期

6 孫逸帆;王婷霞;徐鑫;朱光耀;和新陽;;空間應用Ka頻段MHEMT單片低噪聲放大器設計[J];空間電子技術;2012年04期

7 陶洪琪;張斌;林罡;;Ka波段5W GaAs PHMET功率MMIC[J];固體電子學研究與進展;2012年04期

8 周建軍;彭龍新;孔岑;李忠輝;陳堂勝;焦剛;李建平;;X波段GaN單片電路低噪聲放大器[J];固體電子學研究與進展;2011年01期

9 張德智;祝家秀;徐今;;X波段寬帶單片集成低噪聲放大器設計[J];微波學報;2008年05期

10 柳現(xiàn)發(fā);王德宏;王紹東;吳洪江;張務永;;0.8～8.5 GHz寬帶單片低噪聲放大器[J];半導體技術;2008年06期

相關博士學位論文 前1條

1 王肖瑩;單片集成射頻微波功率放大器及開關的設計研究[D];浙江大學;2012年

相關碩士學位論文 前1條

1 周銀磊;Ka波段GaAs PHEMT單片功率放大器的設計[D];華中科技大學;2013年

，

本文編號：2546199