K波段单片接收机设计.pdf

万方数据

集成电路设计、制造与应用K波段单片接收机设计汪江涛，吴永辉MMIC引言电路设计01(中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄050051)PHEMT工艺，设计了一款K波段MMIC接收机，频率覆盖19～GHz。在单个芯片内集成了平衡式低噪声放大器、本振驱动放大器、镜像抑制次谐波混频器等电路。在19～26GHz射频输入带宽内的转换增益为7dB；噪声系数典型值为4损耗一12dB；镜像抑制15dB；本振一射频隔离度55dB。为了降低了芯片成本，采用电磁场仿真软件对电路面积做优化设计，使得芯片面积仅为2mm。此接收机MMIC具有集成度高、可靠性高、体积小等特点，可广泛应用于各种微波通信系统和雷达系统。关键词：接收机；平衡式低噪声放大器；镜像抑制次谐波混频器；微波单片集成电路中图分类号：TN43文献标识码：A文章编号：1003—353X(2012)03—0172—04DesignofK-BandReceiverWangJiangtao，Wu随着雷达技术和无线通信技术的发展，对接收机的体积和功耗等指标要求越来越高。传统的接收机由于采用多芯片的混合集成技术，体积和功耗均较大，本文所设计的K波段接收机采用单片集成技术，在单个芯片上集成了低噪声放大器、本振驱动放大器、镜像抑制混频器、中频低通滤波器等电路，具有集成度高、可靠性高、体积小、成本低等优点¨。。。实际使用时几乎不需要外围元器件，非常方便。此MMIC在某民用雷达探测器上得到了试用，效果良好。本文中所设计的接收机MMIC电路结构如图1所示。电路按其功能可分为三个主要部分：射频输入DOI：10．3969／j．issn．1003—353x．2012．03．002摘要：基于0．15“mdB；输入回波circuit(MMIC)usingrejectrejectionYonghui(TheInstitute，CETC，Shijiazhuaag1，China)K—bandmonolithictheGHzamplifier，andsub-harmonicdB，inputoptimizedKeywords：receiver；balancedE·mail：wangjt@nc—ic．com172半导体技术第37卷第3期IF。“图1接收机芯片电路结构2012年3月Design，ManufacturingandGaAs26mm×4Abstract：Areceivermicrowaveintegrated0．15IxmPHEMTprocesswithfrequencyfrom9presented．TheincludesbalancedLNA，theLOdriverimagemixerinsinglechip．Thecircuitachievesconversiongain7dB，typicalnoisefigure4lossof一12dB，dB，LO·RFisolation55dBGHz．Toachievinglowerchipbyelectromagneticsoftware．Thetotalsizethiscompactismm．Thisuniquelycombinesattributeultra—highintegration，highreliability，ultrasmallsize，andbeusedcommunicationsystemsradarsystems．LNA；imagesub—harmonicmixer；MMICEEACC：2220ApplicationslC3”Research05005towasreturncost，IF∞I-PFig．1BlockdiagramLoaareacanor
万方数据

要霹镜像抑制混频器原理图如图7所示m低噪声放大器、本振驱动放大器和镜像抑制混频器。平衡式低噪声放大器射频输入低噪声放大器采用兰格(Lange)耦合器平衡式结构”。。，如图2所示。Q。。为1路第一级放大器，Q。：为1路第二级放大器，Q：。为2路第一级放大器，Q：：为2路第二级放大器。此结构具有低驻波、高稳定性和高线性度等优点№j。低噪声放大器包括两路独立的放大器，每路由两级放大构成。根据Lange耦合器的传输特性，即使两路放大器输入端和输出端驻波很差，只要电路性能是完全对称的，那么平衡式放大器的输入端和输出端总是完全匹配的。两个Lange耦合器分别用作输入端的功率分配器和输出端的功率合成器，其耦合长度为中心频率波长的1／4，指条宽度和间距分别影响插损和耦合度。优化第一级的栅宽和指数以达到最佳的噪声系数，第二级主要对增益和线性度进行优化设计¨o。图3为平衡式低噪声放大器的增益和驻波仿真结果。S。。为1端口的驻波，S：：为2端口驻波，S：。为1端口到2端口之问的增益。图4为噪声仿真结果