无生产线模式微波单片集成电路设计与实验研究

【摘要】： 微电子技术是现今电子技术发展的代表性技术。砷化镓器件及其微波毫米波集成电路在微波、毫米波通信和军事领域显示出它的极大的重要性。但在中国,微波单片集成电路的设计和研制一般限于极少数军工研究所,本论文采用了无生产线(fabless)的方式设计了一系列微波单片集成电路,并对此方面的产业化做出了一些创造性工作。 1)设计了一种结构新颖、简单的X波段单刀双掷开关,这种结构在典型的并联单刀双掷开关上作出相应的改进,在8-11GHz频率范围内隔离度30dB,最大隔离度达到了45dB,插损1.2 dB。 2)设计了一种X波段宽带低噪声放大器芯片,在9-14GHz范围内噪声系数为2-2.5dB,增益21dB,同时11.5GHz处的输出1dB功率增益压缩点为19dBm。 3)利用GaAs工艺的特点,设计研制了了一种宽带3dB正交耦合器,并利用这种功率耦合器设计了21-28GHz平衡式放大器,在工作频率内实现了良好的驻波,输入输出回波损耗-15dB,1dB功率增益压缩点为21dBm,增益为16-21dB。 4)采用上述3dB定向功率耦合器设计了26-33GHz单平衡无源混频器,实现的性能为:在工作频段,变频损耗为6-8dB,本振-射频的隔离度12dB,射频-中频的隔离度35dB,本振-中频的隔离度40dB。 本文采用OMMIC公司的ED02AH PHEMT工艺对上述电路进行了设计和仿真,通过法国的CMP(Circuit Multi Project)项目进行代加工,并对芯片进行了在片测试。测试结果表明:如果采用国外代加工工艺的工艺文件,采用一定的仿真软件和版图设计工具,MMIC电路设计能够达到预期效果,对推进这种类型芯片的产业化作出了有益的尝试。