Ka波段高功率开关芯片研究

论文摘要

本文所讨论的高功率Ka波段开关采用单片微波集成电路实现,是构成通行雷达系统T/R组建的重要部分,本文在介绍了场效应晶体管微波开关的工作原理及其单片微波集成电路实现技术的基础上,全面综述了单片微波开关技术的研究进展、微波开关芯片在带宽、插入损耗、隔离度、速度、功率处理容量等性能方面的最新技术水平,总结了微波开关芯片的设计方法及关键技术,展望了单片微波开关技术的发展趋势。本论文的主要工作是基于0.13um GaAs pHMET单片微波集成电路工艺,设计和研制了Ka波段MMIC开关芯片。该开关芯片使用四分之一波长线提升开关带宽,使用并联谐振电感降低插入损耗,使用并联对称结构提升隔离度,并用层叠结构提升功率。设计时使用Advance Design System（ADS）软件进行电路模拟及版图仿真。本论文设计的MMIC开关工作在28-38GHz,插入损耗小于2dB,隔离度高于25 dB,可承受1W功率,开关速度小于10ns,回波损耗小于-10dB,并在1.6×1.6um2的芯片面积上实现,满足了设计指标,本学位论文的研究有利于促进国内毫米波单片开关的发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 MMIC 技术简介
• 1.2 单片开关研究的起源、现状及展望
• 1.3 本论文主要研究内容及其意义
• 第二章 MMIC 开关元器件及工艺流程
• 2.1 开关芯片制造工艺的选择
• 2.1.1 制造材料的选择
• 2.1.2 有源器件的选择
• 2.2 D01PH 器件模型
• 2.2.1 D01PH 有源器件模型
• 2.2.2 D01PH 无源器件模型
• 2.3 MMIC CAD 设计
• 第三章 MMIC 开关理论及技术
• 3.1 MMIC 开关原理
• 3.1.1 GaAs HEMT 开关元件机理
• 3.1.2 开关HEMT 等效电路
• 3.2 MMIC 开关主要技术参数
• 3.2.1 功率
• 3.2.2 带宽
• 3.2.3 插入损耗
• 3.2.4 隔离度
• 3.2.5 开关速度
• 第四章 Ka 波段高功率 SPDT 开关芯片设计
• 4.1 Ka 波段高功率 SPDT 开关设计指标及设计要点
• 4.2 开关 pHEMT 器件选择
• 4.3 电路拓扑结构的选择
• 4.4 提升SPDT 开关性能的技术使用
• 4.4.1 四分之一波长线
• 4.4.2 短截线补偿场效应管电容性
• 4.4.3 对称并联场效应管拓扑结构
• 4.4.4 层叠结构
• 4.5 版图的布置与 Mom 仿真
• 4.6 仿真结果与分析
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果