Ku波段MMIC功率放大器的研究

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1、硕士论文Ku波段功率放大器的MMIC研究摘要本论文主要介绍的是Ku波段HEMT管MMIC功率放大器的电路设计，包括功率放大芯片的拓扑结构、偏置电路、匹配电路以及功率分配／合成网络的设计。文章简单描述了HEMT二维电子气的形成机理，HEMT晶体管的电流一电压、电容一电压特性以及管芯的小信号和大信号模型，介绍了单片功率放大器的特点、主要性能参数。论文利用0．25pm6aAsHEMT工艺实现了一个13～14GHz单片功率放大器的仿真设计。该放大器采用三级放大的拓扑结构，分别为增益放大级、驱动级、功率放大级。第一级HEMT栅宽为6×1201ti

2、n，第二级和输出级HEMT栅宽为8×160pro，芯片版图面积为2．55mm×1．57mm。放大器三级均采用双电源供电，漏极和栅极加偏置，工作于A类方式，以获得最小的线性失真和最优化的输出功率。其中，输出级的功率分配合成网络选用了直接一分四的改进型Wilkinson功率分配合成网络。仿真得到放大器在工作频带内小信号增益为27dB以上，增益平坦度为0．4dB，输入输出电压驻波比s1．5，频段内ldB压缩输出功率达到34．8dBm，饱和输出功率达到36．7dBm，输入输出均匹配到50欧姆标准阻抗。得到的仿真结果表明，设计的功率放大芯片能够实

3、现预期的设计指标。同时，通过软件仿真，验证了该设计方案的可行性。关键词：微波单片集成电路，Ku波段，HEMT晶体管，功率放大器硕士论文Ku波段功率放大器的MMIC研究AbstractThispapermainlyintroducethecircuitdesignofKubandHEMTtransistorMMICpoweramplifier，thedesignprocessoftopologystructure、biascircuit、matchingcircuitandthepowercombininganddividingnetwo

4、rkalealldescribedindetail．ThetheoryofTwo-DimansionElectronicGas(2DEG)abouttheHEMTisintroduced；thecharacteristicsofHEMTa糟describedincludingcurrent-voltage．capacity-voltageandsmall／largesignalbehavior．Also，thecharacteristicandtechnologyofMMICpoweramplifierareresearched．AKu

5、-bandMMICpoweramplifierbasedonO．25InnGaAsHEMTprocessisdesigned．Theamplifieriscomposedofthree-stageasgain-stage，driver-stageandoutputpowerstage．ThefirststageHEMTwitlIgatewidthof6x1201maWasusedtodrivethesecondstageHEMTwithgatewidthof8×160tan，theoutputstagehasthe．samegatewi

6、dthandnumbersasthesecondstage；thechipsizeis2．55mm×1．57mm．WithdoubleDCpowersupplyforthedrainandthegate，theamplifyworksatclass-Aoperationforoptimalpoweroutputwithminimaldistortion．Intheoutputstage，anewstructureofpowercombinganddividingnetworkwhichistransformfromtheWilkinso

7、nnetworkandstraightlydividetheinputpowerintofour-wayisused，Thepoweramplifierhas27．3：tO．2dBsmall-signalgainwithinputandoutputVSWRlessthan1．5，TheoutputpoweratldBgaincompressionalemorethan34．8dBmandPoutismorethan36．7dBmfrom13to14GHz．Inputandoutputportsallmatchto500hm．Inconc

8、lusion。analysisofthesimulationresultssatisfiedallrequirements，atthesametime，theseresultsevidentlyverifi