MMIC功率合成网络的研究

论文摘要

功率放大器作为通信系统中最重要的器件之一，提高其输出功率和减小体积一直是设计者的目标。单片微波集成电路（MMIC）相比混合集成电路，体积更小，质量更轻，而功率合成技术在提高功率放大器的输出功率方面有着十分重要的作用。本论文利用MMIC片内功率合成技术，设计了两款MMIC功率放大器。本文先介绍了MMIC的特点，并对MMIC及MMIC功率放大器的发展历程和国内外动态进行了综述。然后对多种经典的功率合成网络进行了分析，并对其中的并联匹配网络进行了改进，提高了网络的隔离度。在MMIC功率放大器的设计部分，采用不同技术设计了两款MMIC功率放大器，不仅所用工艺不同而且所用的功率合成技术也不相同。其中的一款采用改进的并联匹配网络作为功率合成网络，另一款则采用WILKINSON结构作为功率分配网络，并利用BUS-BAR结构作为功率合成网络。文中最后给出了两款MMIC功率放大器的电磁仿真结果和芯片版图，并评估了管芯失衡对功率放大器工作的影响，结果证明功率放大器的可靠性较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 单片微波集成电路（MMIC）简介
• 1.2 MMIC 的发展历程及现状
• 1.2.1 研究机构的数量与日剧增
• 1.2.2 产品种类从单一到多样化
• 1.2.3 新型的介质材料不断发展
• 1.2.4 应用领域不断扩展
• 1.3 MMIC 功率合成网络的发展
• 1.3.1 经典功率合成网络继续扮演重要的角色
• 1.3.2 新型功率合成网络不断涌现
• 1.4 本篇论文的研究内容和章节安排
• 第二章 经典功率合成网络的分析
• 2.1 功率合成网络的普遍性分析
• 2.2 三端口功率合成网络的分析
• 2.2.1 E-T 接头
• 2.2.2 H-T 接头
• 2.2.3 电阻性功率分配器
• 2.2.4 WILKINSON 功率分配器
• 2.3 四端口功率合成网络的分析
• 2.3.1 环形混合网络
• 2.3.2 LANGE 耦合器
• 2.3.3 分支线耦合器
• 2.4 多端口功率合成（分配）网络
• 2.4.1 平行传输线结构
• 2.4.2 综合匹配网络
• 2.4.3 并联匹配网络合成器
• 2.4.4 分布式传输线合成器
• 2.4.5 行波合成器
• 2.4.6 Dolph-chebychev 渐变传输线合成器
• 2.4.7 BUS-BAR 合成器
• 2.4.8 三端口或四端口功率合成器的组合
• 2.5 本章小结
• 第三章 片内功率合成网络在 MMIC 功率放大器中的应用基础
• 3.1 片内功率合成网络的重要性
• 3.2 片内功率合成网络的要求
• 3.2.1 功率合成网络的一般要求
• 3.2.2 片内功率合成网络的特殊要求
• 3.3 常用的多端口片内功率合成网络分析
• 3.3.1 并联匹配网络的分析与改进
• 3.3.2 BUS-BAR 网络的分析
• 3.3.3 WILKINSON 功率合成网络的分析
• 3.4 MMIC 功率放大器的指标、工艺和仿真工具
• 3.4.1 设计指标
• 3.4.2 材料和工艺的选择
• 3.4.3 仿真工具的选择
• 3.5 本章小结
• 第四章 利用片内功率合成网络设计 MMIC 功率放大器
• 4.1 利用改进的并联匹配网络设计 MMIC 功率放大器
• 4.1.1 设计方案
• 4.1.2 直流仿真
• 4.1.3 稳定性设计
• 4.1.4 负载牵引和源牵引
• 4.1.5 无源网络的设计
• 4.1.6 输入级网络的设计
• 4.1.7 级间网络的设计
• 4.1.8 输出级网络的设计
• 4.1.9 整体仿真
• 4.1.10 版图优化设计和电磁仿真
• 4.2 利用 WILKINSON 和 BUS-BAR 网络设计 MMIC 功率放大器
• 4.2.1 设计过程
• 4.2.2 芯片版图
• 4.2.3 电磁仿真
• 4.3 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 管芯失衡对 MMIC 功率放大器的影响
• 5.1 幅相差异对理想功率合成网络合成效率的影响
• 5.2 管芯失衡对 MMIC 功率放大器工作的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果