微波單片集成功率放大器無生產線設計與研究.pdf

1、包括于機在內的民用消費無線通信產品在近十多年里取得了迅猛發(fā)展。任何無線通信系統(tǒng)雖然構造不同，但都要用到射頻功率放大器PA（Power Amplifier），并且PA是無線通信產品中的關鍵部件。在各種PA器件中，微波單片集成電路MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit）形式的PA是目前以及今后的發(fā)展方向。我國在包括PA在內的MMIC研發(fā)與生產方面一直處于落后狀態(tài)，只有極少數(shù)軍工研究所在砷化鎵

2、（GaAs）工藝上具有設計和研制能力。因此，當前大量所需的功率放大器MMIC主要依賴進口。本文首先采用國外的GaAs工藝，設計了工作在Ku頻段的兩塊功率放大器MMIC。在民用消費電子產品領域已經對GaAs工藝形成強有力競爭的鍺硅雙極CMOS工藝（SiGe BiCMOS）在國內則屬于空白。本文采用國外先進的SiGe BiCMOS工藝，設計和研制線性功率放大器的MMIC，目的就是填補這一空白。本文所做的主要工作和取得的成果如下： （

3、1）基于GaAs PHEMT工藝的線性功率放大器MMIC設計與研究。分別使用OMMIC ED02AH和Win PP15-20 GaAs PHEMT非功放和功放工藝設計和制作了工作于Ku頻段的兩塊功率放大器芯片，給出了各自的測試結果，且后者測試結果與仿真結果較為一致。 （2）基于SiGe BiCMOS工藝線性功率放大器MMIC的設計與研究。分別使用JAZZ SBC35QTC和IBM5PAE SiGe BiCMOS非功放和功放工藝設

4、計和制作了工作于802．11a和W-CDMA頻段的3種功率放大器芯片，給出了各芯片測試結果。其中，用IBM SPAE功放工藝設計用于W-CDMA的芯片，除因模型中晶體管電流放大系數(shù)與實際器件不同導致增益偏差外，其余指標與仿真結果基本一致。而對使用JAZZ SBC35QTC非功放工藝所設計的相同芯片和使用IBM5PAE工藝設計用于802．11a的芯片的測試結果表明，除頻率特性整體偏向低頻端外，其余指標也與仿真結果基本一致。 （3）

5、存采用IBM5PAE工藝設計用于W-CDMA的MMIC芯片上應用了線性化和效率增強技術。測試結果表明，采用效率增強技術后，在輸出功率為17．8dBm時，效率由原來的不到5％提高到16．5％。 （4）提出了放大單元模塊化布局概念并應用到論文的所有設計中，使版圖布局靈活性增加，減少了設計中的重復性調整工作。 （5）提出了寬帶匹配中參差匹配概念并應用論文的寬帶設計中，兼顧了帶寬與性能之間的關系。 （6）綜合出用于功率放

6、大器MMIC中的線性化和效率增強技術，提出了可用于功率放大器MMIC的偏置電流和電壓同時改變的兩種工作模式線性化和效率增強技術，并在用IBM5PAE工藝設計用于W-CDMA的MMIC芯片上進行了實驗性驗證，給出了測試結果。 （7）給出了關于功率放大器MMIC測試問題的注意事項以及解決相關問題的建議。 （8）給出了實現(xiàn)功放MMIC芯片成功設計應注意的關鍵問題。 本文使用OMMIC公司ED02AH工藝的流片結果得出了