3mm波MMIC功率放大器的研究.pdf

1、3mm波屬于75-110GHz的W波段，是現(xiàn)代許多軍用衛(wèi)星、雷達等設(shè)備工作的一個重要頻段。功率放大器(簡稱功放)則是W波段微波系統(tǒng)中重要組成部分之一，相比混合集成電路(HMIC)功放，單片微波集成電路(MMIC)功放具有體積小、可靠性高、易于量產(chǎn)等顯著優(yōu)勢。然而由于有源器件最大電流截止頻率(fT)等因素的限制，相比低射頻段的功放，W波段MMIC功放的增益和輸出功率普遍較低且設(shè)計困難，同時由于技術(shù)封鎖等原因在市場上也較難購買。因此針對此問

2、題研究和設(shè)計W波段MMIC功放具有顯著的實際意義。本論文基于WIN公司的0.1um柵長的GaAs pHEMT工藝，設(shè)計了2款符合指標要求的W波段MMIC功放并生成了流片版圖，主要工作如下：
　　首先簡要分析了W波段MMIC功放設(shè)計中的難點，綜述了國內(nèi)外基于CMOS、GaAs、InP、GaN不同半導(dǎo)體工藝的W波段MMIC功放的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，對上述不同工藝的W波段MMIC功放的特點進行了對比總結(jié)，然后指明了本論文研究的意義。

3、r>　　其次分析了MMIC工藝的選擇及本文采用的PP10-10工藝的基本特性與設(shè)計中用到的元件，介紹了MMIC功放設(shè)計中如矩量法、負載牽引等基本理論后，研究了W波段下MMIC功放設(shè)計中如設(shè)計方法、有源器件選擇、接地、功率合成等關(guān)鍵技術(shù)，為W波段MMIC功放具體設(shè)計奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
　　然后根據(jù)設(shè)計指標要求，提出了兩種可實現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)，基于ADS2013軟件和PP10-10工藝庫以第一種三級兩路功率合成結(jié)構(gòu)的功放為例研究并詳細介紹了

4、兩款W波段MMIC功放的設(shè)計方法與過程，這也是論文工作的重點與難點，最后再根據(jù)大信號仿真結(jié)果并結(jié)合GaAs pHEMT溝道的Cooke熱模型，對設(shè)計完成的功放進行了熱分析。
　　基于Momentum的版圖仿真結(jié)果表明：兩款W波段MMIC功放工作中心頻率均為94GHz，其中第一款功放線性增益大于16.5dB，輸入輸出回波小于-15.3dB，3dB帶寬為4.5GHz，飽和輸出功率和功率增益分別大于22.5dBm及10.5dB，功率附加