基于BiCMOS工藝超寬帶可變增益放大器的研究與設計.pdf

1、超寬帶可變增益放大器廣泛應用于矢量合成移相器、無線通信收發(fā)機、相控陣系統(tǒng)、微波毫米波成像系統(tǒng)和光通信系統(tǒng)，用以最大化整個系統(tǒng)的增益動態(tài)范圍。隨著硅基半導體制造工藝的發(fā)展，鍺硅異質結晶體管工藝下雙極型晶體管的高頻性能能夠媲美于Ⅲ-Ⅳ族化合物工藝，同時具有高良率、大批量生產(chǎn)、較低的成本、能與傳統(tǒng)硅工藝兼容和易于實現(xiàn)單片集成的特點，使得價格低廉的民用相控陣系統(tǒng)成為可能。
　　本文首先從三個角度對可變增益放大器進行了分類，并詳細闡述了可變

2、增益放大器的主要性能指標及其重要性。通過理論分析，得出了可變增益放大器的dB線性控制特性是自動增益控制（AGC）環(huán)路保持恒定穩(wěn)定時間的充分條件這一結論。結合近年來發(fā)表的文獻研究了dB線性控制特性、線性度和附加相移這三個可變增益放大器關鍵性能的優(yōu)化技術。電流舵結構具有增益動態(tài)范圍大，高頻性能好，輸入阻抗不隨控制信號變化等優(yōu)點，因而選定電流舵結構作為論文中所設計的射頻前端超寬帶可變增益放大器的核心結構。為了達到預定的性能指標，需要改進傳統(tǒng)的

3、電流舵結構。通過引入控制電壓產(chǎn)生電路來展寬傳統(tǒng)電流舵結構的dB線性控制增益動態(tài)范圍，引入發(fā)射極負反饋電容來展寬傳統(tǒng)電流舵結構的帶寬并提升其線性度。然后基于 Tower JAZZ0.18μm SiGe BiCMOS工藝采用改進后的電流舵結構設計了射頻前端超寬帶可變增益放大器的核心電路。設計了數(shù)模轉換電路實現(xiàn)數(shù)字控制功能，并為了滿足測試需求完成了輸入輸出匹配電路設計。最后，在對版圖設計規(guī)則的深刻理解的基礎上，完成了版圖設計、DRC檢查、LV

4、S檢查、參數(shù)提取并實現(xiàn)后仿真。通過迭代進行前仿真和后仿真，優(yōu)化設計參數(shù)和版圖，直到后仿真結果令人滿意。另外，同樣基于Tower JAZZ0.18μm SiGe BiCMOS工藝，論文提出了一款新型的面向基帶超寬帶可變增益放大器，該放大器采用跨導可變和負載可變增益控制機理實現(xiàn)，具有結構簡單、dB線性控制特性、面積小、帶寬大、魯棒性好和增益動態(tài)范圍大等優(yōu)點。
　　論文中所設計的射頻前端超寬帶可變增益放大器采用Tower JAZZ0.1