寬帶多波束形成射頻前端芯片設(shè)計.pdf

1、寬寬寬帶帶帶多多多波波波束束束形形形成成成射射射頻頻頻前前前端端端芯芯芯片片片設(shè)設(shè)設(shè)計計計DesignonMultiBeamArraysRFFrontendchip學(xué)科專業(yè)：集成電路工程研究生：劉建濤指導(dǎo)教師：張為教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一六年十一月摘摘摘要要要波束形成是用于信號的方向性發(fā)射或接收的空域濾波信號處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于雷達、射電天文學(xué)、無線通信、聲納、生物醫(yī)學(xué)、地震學(xué)以及聲學(xué)等領(lǐng)域。波束形成技術(shù)的基本原理是將相控陣各

2、個元素以某種特定的方式結(jié)合，使得各路信號在特定角度形成相長干涉，而在其他角度形成相消干涉。與全方向的發(fā)射或接收相比，波束形成顯著提高了發(fā)射或接收的增益。波束形成技術(shù)依據(jù)輸出端口的數(shù)量可分為單波束形成和多波束形成：單波束形成對全向的信號做空域的濾波，使得某一方向的發(fā)射或接受的增益最大；而多波束形成則可同時輸出多個信號，分別對應(yīng)空間中不同的信號方向。相比于單波束形成，多波束形成的數(shù)據(jù)處理能力大大提高，應(yīng)用前景更加廣泛，因此國內(nèi)外很多研究人員

3、致力于高性能多波束形成技術(shù)的研究。本文設(shè)計了一種高度復(fù)用的多波束形成射頻前端芯片，芯片采用4輸入4輸出的網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)，不同來源、不同流向的多路信號共享網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和低噪聲放大器、緩沖器、寬帶真延時單元等電路模塊，實現(xiàn)了模塊的高度復(fù)用，用較少的硬件開銷實現(xiàn)了復(fù)雜的多波束形成功能，顯著減小芯片的功耗和面積。本文設(shè)計的多波束形成射頻前端芯片工作頻率為0.35GHz～1.5GHz，相對帶寬為124%，因此電路的所有模塊均采用寬帶設(shè)計。寬帶低噪聲放大