MMIC毫米波倍频器的研究
高性能毫米波MMIC放大器的设计研究
高性能毫米波MMIC放大器的设计研究高性能毫米波MMIC放大器的设计研究一、引言随着现代通信技术的快速发展，毫米波通信逐渐成为实现超高速率、大容量数据传输的重要技术手段。
而高性能的毫米波集成电路（MMIC）放大器作为毫米波通信系统中的核心部件之一，其设计研究对于提高系统性能具有重要意义。
本文将重点探讨高性能毫米波MMIC放大器的设计及其关键技术。
二、毫米波MMIC放大器的基本原理毫米波信号具有高频率和短波长的特点，相比于传统的射频信号，其受到的传输损耗和信号衰减更加严重。
而MMIC放大器的作用就是将接收到的微弱信号进行放大，以增强信号的强度和质量。
其基本原理为利用高频谐振结构和功率驱动电源放大输入信号，再经过一系列的功率切换、调整和耦合等处理，最终输出高功率和高线性度的信号。
三、高性能毫米波MMIC放大器的关键技术1.低噪声设计技术噪声是制约毫米波通信系统性能的重要因素之一。
对于MMIC放大器而言，控制噪声水平是提高系统性能的关键。
首先，通过优化放大器的输入输出阻抗匹配，降低谐振结构的接触电阻和电流噪声，从而减小系统的总噪声指标。
此外，采用高电流工作模式和低热电阻材料等手段来降低器件的内部噪声，进一步提高系统的噪声性能。
2.宽带设计技术毫米波通信涉及的频段较宽，因此需要设计宽带的MMIC放大器以支持频率的变化。
宽带设计的关键在于对谐振结构的优化和对滤波特性的控制。
通过调整谐振结构的参数，优化电感和电容的数值，可以实现更宽的谐振频带。
此外，引入滤波网络，如共振型匹配网络和带通反射型滤波器等，可以增强谐振频带的选择性和滤波特性。
3.高功率设计技术毫米波信号具有极高的传输损耗，因此放大器需要具备较高的输出功率以克服信号的衰减。
高功率设计技术主要包括优化放大器的功率驱动电源、增大功率管的尺寸和改进谐振结构的热阻等。
通过提供稳定和高效的功率供应，增大功率管的载流容量以及降低谐振结构的热阻，可以获得更高的输出功率和更好的线性度。
K波段MMIC低噪声放大器设计研究的开题报告
K波段MMIC低噪声放大器设计研究的开题报告一、选题背景和研究意义低噪声放大器（LNA）作为接收机系统中的重要组成部分，其性能对整个系统接收性能有着决定性的影响。
尤其在高速无线通信、雷达、卫星通信等领域中，对于LNA的性能需求更加严格。
其中，K波段（18~26.5GHz）属于高频段，其LNA的设计面临诸多困难，如传输线损耗、阻抗不匹配等；而且由于热噪声等因素的影响，K波段LNA的噪声系数也是难点之一。
因此，对于K波段LNA的研究具有重要的研究意义和广泛的应用前景。
二、研究内容和方法本研究旨在设计一种高性能的K波段MMIC LNA，并对其性能进行分析和优化。
具体研究内容如下：（1）K波段LNA的设计：根据K波段频段特点、系统要求和可行性，选取适当的拓扑结构和器件参数，进行LNA电路的设计。
（2）器件参数选取：采用ADS软件进行器件参数的仿真和优化，包括放大器的功率增益、噪声系数等关键指标，以及器件线性度、稳定性等。
（3）电路实现：针对K波段工作频段的特殊要求，进行匹配电路的设计和调试，选择合适的布局方式，采用3D EM 设计器件以保证匹配电路的性能和 LNA 电路的线性度和稳定性。
（4）测试和分析：对设计的 LNA 进行仿真、PCB 制作并安装，进行性能测试，通过测试数据的进一步分析和对比，寻找性能优化的方法，确立优化方向。
三、研究计划和预期成果该研究的时间进度安排如下：第一阶段（3个月）：文献调研和K波段LNA的基本设计及仿真。
第二阶段（4个月）：器件参数的选取、匹配电路的设计及仿真。
第三阶段（5个月）：电路实现并进行性能测试、结果分析和性能优化。
预期成果为成功设计一种高性能、低噪声的K波段MMIC LNA，并对其性能进行了全面而深入的分析和优化，为相应高频段应用领域的发展和推广提供有力的支持和保障。
毫米波三倍频器的研究
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｒｉｐｌｅｒ Ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｆｏｒ ｍａｘｉｍｕｍ ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＤＳ ａｎｄ ＨＦＳＳ ｓｏｆｔ－ｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｒｅａｃｈｅｓ ｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ
签名： 鱼 维
日期：办，口年６月／－Ｐ Ｅｌ
关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定）
１．３国内外发展动态
倍频器作为发射机、频率合成器、接收机本振源等电子设备中非常重要的非 线性电路，国内外己对它进行了广泛的研究。目前，国内外对倍频器的研究主要 集中在毫米波高端、亚毫米波频段，国外已经在亚毫米波的理论研究和实际应用 中都取得了很大进展。
１ ９９８年Ｊｏｈｎ Ｔｈｏｒｎｔｏｎ等报道了一种２５０ＧＨｚ的肖特基二极管三倍频器【６】，在输
毫米波倍频器是毫米波技术中的一项重要内容，具有以下优点： １．降低了设备的主振频率，并且把工作频率扩展到毫米波、亚毫米波段。 ２．把微波设备所具有的高频率稳定度和相噪特性好的特点扩展到毫米波、亚 毫米波频段上。 ３．固态倍频器体积小、易于集成。 ４．使用寿命较长。 目前小功率的短波长毫米波、亚毫米波固态源的获得主要依靠倍频方法实现。 因此，进行毫米波、亚毫米波倍频器的研究具有很重要的意义。
ｓｏ ｅｆｒｅｃｔｉｖｅｌｖ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｌｕｔｔｅｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｉｏｄｅ ｐａｉｒｓ ｗａｓ ｍｏｄｅｌｅｄ ａｎｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ
CMOS超宽带毫米波中功率放大器的研究与设计
CMOS超宽带毫米波中功率放大器的研究与设计CMOS超宽带毫米波中功率放大器的研究与设计随着无线通信技术的快速发展，对于高速数据传输和宽带通信的需求也越来越迫切。
而毫米波技术作为实现高速通信和大容量数据传输的一种重要手段，正得到日益广泛的关注和研究。
然而，毫米波频段的应用面临着很多技术挑战，其中之一就是功率放大器的设计与研究。
功率放大器作为无线通信系统中的核心组件之一，其性能对整个系统的稳定性、灵敏度和传输速率等方面有着重要的影响。
而在毫米波频段，由于信号频率高、波长短以及器件尺寸小等特点，设计高性能功率放大器面临诸多技术难题。
CMOS 技术作为一种全面普及的集成电路制造技术，其低功耗、低成本和集成度高的优势使其成为毫米波领域功率放大器研究的重要选择。
CMOS超宽带毫米波功率放大器的设计面临着以下几个关键问题。
首先，由于毫米波频段信号传输存在着较高的路径损耗，因此功率放大器需要具有高增益和高线性度的特点，以保证信号传输质量。
其次，毫米波频段的功率放大器对于宽频带的支持要求较高，能够有效传输大容量的数据。
此外，由于CMOS工艺天然具有低功耗的优势，因此在功率放大器的设计过程中需要有效地平衡功耗和性能。
为了解决上述问题，研究人员提出了一种CMOS超宽带毫米波功率放大器的设计方案。
该方案采用了集成电感和集成减载电容的设计方法，以提高放大器的增益和线性度。
同时，在设计过程中采用了平衡反馈电路，有效地平衡了功率放大器的增益、带宽和稳定性。
此外，还采用了级联放大器的结构，通过布局和连接的优化，进一步提高了放大器的性能。
在设计完成后，通过仿真和实验验证了该设计方案的可行性和性能。
实验结果表明，该CMOS超宽带毫米波功率放大器在30 GHz至100 GHz频段内具有较高的增益和较好的线性度，同时满足了宽频带传输的需求。
而且，在整个功率放大器的设计过程中，实现了较低的功耗和较高的性能平衡。
总之，CMOS超宽带毫米波功率放大器的研究与设计是实现高速通信和大容量数据传输的关键技术之一。
0.3~8 GHz超十倍频程MMIC低噪声放大器设计
0.3~8 GHz超十倍频程MMIC低噪声放大器设计
李佳伟;李斌
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】2022(41)4
【摘要】为应对未来射电天文发展对超过十倍频程带宽接收性能的需求,实现厘米波多波段同时观测,使用法国OMMIC公司70 nm GaAs mHEMT工艺研究并设计一款工作频率为0.3~8 GHz的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片。
放大器电路采用三级级联放大结构,双电源供电,芯片尺寸为2000μm×1000μm。
仿真结果显示,常温下芯片在整个工作频段内增益大于40 dB,噪声温度优于65 K,在8 GHz 处达到最低噪声51.4 K,无条件稳定。
该芯片工作频率覆盖P,L,S,C,X五个传统天文观测频段,适用于厘米波段的超宽带接收机前端,并满足未来毫米波拓展中频带宽的需求。
【总页数】5页(P418-422)
【作者】李佳伟;李斌
【作者单位】中国科学院上海天文台;中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.
【相关文献】
1.10~18GHz GaAs MMIC低噪声放大器设计
2.2～4 GHz MMIC低噪声放大器
3.12~18GHz GaAs MMIC低噪声放大器设计
4.12～18GHz GaAs MMIC低噪声放大器设计
5.2 GHz～4.2 GHz MMIC低噪声放大器设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种毫米波宽带倍频器设计
一种毫米波宽带倍频器设计0 引言毫米波宽带倍频器是毫米波频率合成的关键器件之一，有着广泛的应用背景。
倍频器基本都是利用半导体器件的非线性特性产生输入信号的多次谐波，同时配合Balun 电桥、谐波提取电路等实现多次倍频信号的输出。
目前，半导体器件的非线性电阻或电抗特性是构成倍频器的基础，而容性非线性电抗在实际电路中得到的应用较多，变容二极管、阶跃恢复二极管和FET 三端器件都是倍频电路中广泛采用的器件。
本文在简要分析非线性倍频理论的基础上，介绍了一种毫米波宽带倍频器的工程设计方法。
1 方案分析本文主要讨论X 波段到7 mm 波段的毫米波宽带四倍频器，其指标如下：输入频率8．25～12．5 GHz，功率10～17 dBm；输出频率33～50 GHz，功率大于10 dBm；谐波抑制大于20 dBc；电源+12 V／600 mA；输入接头为SMA-K，输出接头为WR22 标准波导，输入、输出相互垂直。
根据指标要求进行分析：在输入功率10～17 dBm 时直接实现X 波段到7 mm 波段的四倍频，倍频损耗太大，提取四次谐波并放大到要求的输出功率难度较大，所以设计采用两次二倍频实现。
这样对于每次倍频后需提取的谐波，倍频损耗较少，对放大器要求降低；同时分两次二倍频也有助于提高最后输出的杂波抑制。
四倍频后的输出采用微带到波导的探针过渡，整个倍频器设计在一个小型密封腔体内，由倍频、放大、滤波等多个模块级联而成，便于维修及调试。
经过以上分析，最后得到整个毫米波宽带倍频器的原理框图如图1 所示。
2 关键电路设计2．1 二倍频电路按照方案设计，整个倍频器包含两个二倍频模块，其原理和电路结构相同，这里以8．25～12．5 GHz 到16．5～25 GHz 的倍频模块为例，介绍二倍频电路的设计方法。
选用二极管作为倍频器件，根据倍频理论，在微波电路中只要并联或串联一个二极管，都会因为其非。
用于毫米波雷达频率源的四倍频器设计
用于毫米波雷达频率源的四倍频器设计
王梓任;杨煜;黄宇欣;沈啸伟;陈奇超;高海军
【期刊名称】《杭州电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】基于SMIC 55 nm CMOS工艺,设计了一款面向毫米波FMCW雷达频率源的四倍频器。
该四倍频器由相同拓扑结构的二倍频级联构成,二倍频核心采用Push-Push结构实现,采用磁耦合谐振器(MCR)实现输入阻抗匹配,同时实现单端转差分和抑制谐波的功能;论文同时提出了一种谐波抑制结构,运用带通结构结合MCR完成级间匹配和输出功率匹配,满足抑制谐波和较高输出功率的要求。
设计结果表明,在60~64 GHz输出频率内,四倍频器饱和输出功率为2.2 dBm,谐波抑制度大于35 dBc,直流功耗59 mW。
该四倍频器在满足宽倍频器程的前提下,具有高谐波抑制度和高输出功率的特点,可用于毫米波雷达系统中的频率源产生电路。
【总页数】10页(P14-22)
【作者】王梓任;杨煜;黄宇欣;沈啸伟;陈奇超;高海军
【作者单位】杭州电子科技大学射频电路与系统教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN432;TN771
【相关文献】
1.毫米波脉间频率步进雷达波形参数优化设计
2.毫米波低相噪捷变频高分辨率雷达频率源设计
3.一种用于调频连续波雷达系统的频率源工程设计
4.宽频带毫米波有源倍频器设计
5.MUSIC法用于频率步进毫米波雷达目标回波信号分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氮化镓基毫米波段高效率MMIC功率放大器研究
氮化镓基毫米波段高效率MMIC功率放大器研究氮化镓基毫米波段高效率MMIC功率放大器研究近年来，随着通信技术的飞速发展和移动通信设备的普及，对于射频功率放大器的需求日益增加。
射频功率放大器是通信系统中重要的组成部分，用于放大射频信号的功率，提供足够的信号强度使其能够远距离传播。
然而，现有的射频功率放大器存在着功率损耗大、效率低等问题，难以适应高速、高频率的通信需求。
因此，对于高效率的射频功率放大器的研究和开发具有重要的意义。
氮化镓（GaN）作为一种优异的宽能带半导体材料，具有高电子迁移率、较高的饱和电子流速等优点，被广泛应用于射频功率放大器的研究领域。
尤其在毫米波段，GaN材料的特性更加显著，能够提供更好的功率放大效果。
因此，利用氮化镓开发高效率MMIC功率放大器已经成为当前热点的研究方向。
毫米波段的通信是指频率范围在30 GHz到300 GHz的无线通信。
相比传统的无线通信频段，毫米波段的特点主要有两点：一是大量可用的频谱资源，可以支持更大带宽的通信；二是毫米波无线信号的传输距离相对较短，可以提供更高的数据传输速率和更低的延迟。
因此，毫米波通信被认为是解决未来高速宽带通信需求的有效途径。
在这个背景下，氮化镓基毫米波段高效率MMIC功率放大器的研究显得尤为重要。
首先，研究人员需要深入了解氮化镓材料的特性及其在射频功率放大器中的应用。
氮化镓材料具有高电子饱和漂移速度、高热导率以及较大的饱和电流密度，这些优异的特性使得其在高频率、高功率应用中表现出色。
其次，研究人员需要设计和优化合适的MMIC功率放大器架构，以提高功率放大器的效率和性能。
通过合理的布局和优化的电路参数，可以最大限度地减少功率损耗，提高功率放大器的工作效率。
最后，研究人员需要通过实验验证和测试分析，验证所设计的功率放大器的性能指标。
如功率增益、频率响应、线性性能等指标的达标情况，以确保其能够满足实际应用的需求。
在进行氮化镓基毫米波段高效率MMIC功率放大器的研究过程中，研究人员还需要面临一系列的挑战。
MMIC毫米波倍频器的研究
第３ ３卷第 ４期
２０ ０７年 ４月
电 孑 工 蠢 商
ＥＬ Ｔ ＮＩ ＮＧ ＮＥ ＥＣ Ｒ０ Ｃ Ｅ Ｉ ＥＲ
Ｖ０ ． ３ Ｎ ， １３ ｏ ４ Ａｐ ．２ ０ ｒ ０７
ＭＭＩ Ｃ毫米 波倍 频 器 的研 究
吴 晓燕 ， 庞 宏 ， 文光俊
线性 电阻产 生谐 波 ， 现倍 频 ； 实
晶体管） ｐ Ｅ Ｔ 赝晶高 电子迁移率晶体管） 和 ＨＭ （ 制造
工 艺 的成 熟 ， ＭＭＩ 术 的发展 奠定 了良好 的基 础 。 为 Ｃ技
Ｍ Ｉ Ｍ Ｃ设计灵活 ， 元器件密度高 ， 引线和焊点少 ， 具有 集成度高 、 可靠性高 、 工作频带宽 、 尺寸小 、 质量轻 、 宜 于大规模 批量 生产 等一 系列 优 点 ， 已 广泛 用 于各 种 现
ＩＰ ＳＣ等半 导 体 材 料 的 出现 ， Ｅ Ｔ（ 电子 迁 移 率 ｎ 、ｉ Ｈ Ｍ 高
态关系， Ｐ 如 Ｎ结就呈现这种特性 ，Ｊ 和 Ｇ Ａ Ｅ Ｂｒ Ｉ ＇ ａ ｓ Ｔ均 Ｆ 可用做非线性 电阻微波倍频器件。电抗非线性的机理 是 电荷与 电压 的非线 性 关 系 ， 典 型器 件 有 变容 二 极 其 管和阶跃恢复二极管。倍频器的实现一般有以下 ７种 方法 ： ａ 利用二 极管 Ｐ ） Ｎ结 的静态非 线性 ， 系 ， 关 即非
（ 电子科技 大学通信与信息工程学院射频集成电路研究室， 四川省成都市 ６０５ ） １０４ 摘 要： 在介 绍倍频器工作原理 、 各种 实现方法及其优缺点的基础上 ， 阐明了采用 Ｍ Ｉ （ Ｍ Ｃ 单片微
波集成 电路） 工艺实现高性能、 高可靠性、 小型化毫米波倍频器芯片的技术特 点及应 用需求， 比较了单 管和平衡 两种不同结构 Ｍ Ｉ Ｍ Ｃ毫米波倍频器的优点与不足， 全面综述了国内外对 Ｍ Ｉ Ｍ Ｃ毫米波倍频器 的研 究情 况 ， 绍 了 ＭＭＩ 介 Ｃ毫米 波倍频 器 的最新研 究进展 ， 望 了 ＭＭ Ｃ毫米波倍 频 器的发展 趋 势 ， 展 Ｉ 提
X波段GaN MMIC功率放大器研究的开题报告
X波段GaN MMIC功率放大器研究的开题报告
一、研究背景：
X波段是一种微波频段，具有较高的频率和能量，因此在通信、雷达、卫星通信等领域广泛应用。
现有X波段功率放大器技术多采用氮化
镓(CaN)材料制造，该材料的特点是具有高的电子流速和强的热传导性能，能够实现高功率和高效率的放大器设计。
因此本次研究的目的是基于
GaN材料，研究并设计一种高功率和高效率的X波段功率放大器。
二、研究内容：
1.研究X波段的功率放大器工作原理以及性能指标，包括最大增益、频率响应、线性度、噪声系数等指标。
2.研究GaN材料在X波段功率放大器中的应用，以及与其他材料的
比较分析。
3.设计并模拟X波段GaN MMIC功率放大器，选取合适的电路拓扑
结构、尺寸和线路参数，以实现高功率输出和高效率。
4.测试和分析所设计的X波段GaN MMIC功率放大器的性能指标，
包括频率响应、噪声系数、线性度等指标。
5.根据测试结果对设计进行改进，并进行优化，以提高性能指标。
三、研究意义：
本次研究将有助于深入了解GaN材料在微波功率放大器中的应用，同时也具有一定的工程应用背景。
实现高功率输出和高效率的功率放大
器是未来通信和雷达领域的重要发展方向。
因此，该研究成果具备一定
的市场应用前景和经济价值。
X 波段氮化镓高效率功率放大器MMIC
研制开发波段氮化镓高效率功率放大器李文龙，陶洪琪，余旭明微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室，江苏高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor，HEMT）工艺，采波段宽带GaN 高效率功率放大器芯片。
使用管芯的最佳输出效率和最佳输出功率匹配的阻抗位置。
输出匹配和级间匹配结构均使用损耗较低的电抗结构，以提高功率效率。
测试结果表明，该放大器在8～12 GHz 频段内，小信号增益最高效率达到57%。
波段；功率放大器；高效率X Band High Efficiency Power Amplifier MMIC Based on GaN HEMT TechnologyLI Wenlong, TAO Hongqi, YU Xuming(Science and Technology on Monolithic Integrated Circuits and Modules Laboratory, Nanjing Electronic Devices Institute, Nanjing210016, China)High Electron Mobility Transistor (HEMT) process with a gate length of indep(Pdel_contores_p)(0.000 to 70.000)index P out dBm(1.000 to 56.000)indep(PAE_contores_p)(0.000 to 60.000)index E ff ( 1.000 to 29.000)（a）饱和功率比较结果（b）效率比较结果measure simulationP A E _c o n t o r e s _pP d e l +c o n t o r e s _pmeasure simulation网络。
级间匹配网络和末级匹配网络均为电抗匹配，减小输出匹配网络的插入损耗，实现高增益。
W波段MMIC放大器设计的开题报告
W波段MMIC放大器设计的开题报告一、选题背景随着通信技术的发展，无线通信系统的需求日益增长。
在此过程中，为了实现信号的高速、高效传输，要求设备具有宽带、高增益、低噪声等优良的性能，如何设计出高性能的无线通信系统成为了一个重要的课题。
在无线通信系统中，W波段是射频通信频段中的重要区域，其频率范围大约为75~110 GHz。
由于其频率高，能量较低，具有穿透力弱、信号受干扰、难以传输等特点，因此对W波段无线通信系统中关键器件的设计和制造提出了更高的要求。
在W波段系统中，MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit）放大器是一种重要的射频器件，其具有集成度高、尺寸小、成本低等优势，被广泛应用于无线通信、卫星通信、雷达测量等领域。
因此，本研究旨在设计一种基于MMIC的W波段放大器，以满足W 波段无线通信系统对低噪声、高增益、宽带等性能指标的要求。
二、选题目的本研究的主要目的如下：1. 掌握W波段频段特点及其在无线通信系统中的应用。
2. 掌握MMIC放大器设计的基本原理、流程和方法。
3. 研究W波段MMIC放大器的设计方法和优化策略。
4. 设计并优化一种性能优良的W波段MMIC放大器。
5. 验证所设计的W波段MMIC放大器的性能指标是否达到预期要求。
三、选题内容与研究方法1. 选题内容（1）W波段特性及其在无线通信系统中的应用通过对W波段特性的研究，可以了解W波段在无线通信系统中的应用及优缺点。
（2）MMIC放大器设计基础知识包括网络分析、微波变换器、集成电路制造工艺等。
（3）W波段MMIC放大器设计方法针对W波段MMIC放大器的特点，研究W波段MMIC放大器的设计方法。
（4）W波段MMIC放大器的优化策略探索W波段MMIC放大器的优化方法，通过仿真实验等手段对其进行优化。
（5）W波段MMIC放大器的设计和性能验证设计并制作所需要的W波段MMIC放大器，通过实验验证其性能指标是否达到预期要求。
一种宽带无源双平衡倍频器MMIC的设计
设计应用技术Telecom Power Technology图3 螺旋形Marchand巴伦1.4 肖特基二极管倍频的实质是利用非线性器件进行频率变换，典型的非线性器件为肖特基二极管。
文章采用GaAspHEMT工艺的肖特基二极管作为倍频核单元。
肖特基二极管的特性主要由栅指和栅宽决定，栅指越多，栅宽越大，二极管的内阻越小，功率密度越大，倍频器的插损越小，但会产生较大的寄生电容。
因此，在毫米波频段，为减少寄生效应，通常会选择栅指和栅宽较小的二极管。
本文倍频器采用2µm× 2023年４月25日第40卷第８期· ７９ ·入功率为0 dBm 时，二次谐波输出功率大于5 dBm ，输出功率平坦度小于2.5 dB ，基波抑制度可达37 dB 以上，三次谐波抑制度可达26 dB 以上。
109876543210-1-2二次谐波输出功率/d B m-3-4-5111213141516输入频率/GHz1718192021 （a ）二次谐波输出功率仿真曲线-30-35-40-45-50-55-60输入频率/GHz基波抑制度/d B 1113121416151817192120 （b ）基波抑制度仿真曲线-70-65-60-55-50-45-40-35-30-25-20输入频率/GHz基波抑制度/d B1113121416151817192120 （c ）三次谐波抑制度仿真曲线图5 倍频器芯片的仿真曲线将仿真曲线与实测曲线对比，发现实测的二次谐波输出功率在高端比仿真值高2 dB ，主要是由于倍频前放大器的管子模型，实测比仿真增益曲线向高端偏移。
基波抑制度的仿真和实测曲线变化趋势基本一致；三次谐波抑制度实测曲线与仿真曲线的最差值一致，均为25 dB 以上，但曲线的趋势不一致，后续考虑对该指标进行拟合，并对电路进行优化改版 设计。
图6 双平衡倍频器芯片显微照片1214输入频率/GHz二次谐波输出功率/d B m161820-5-4-3-2-1012345678910 （a ）二次谐波输出功率测试曲线1112131415基波抑制度/d B输入频率/GHz161718192021-70-65-60-55-50-45-40-35-30 （b ）基波抑制度测试曲线121416输入频率/GHz1820-50-45-40-35-30-25基波抑制度/d B-20-15-10-50 （c ）三次谐波抑制度测试曲线图7 倍频器芯片的测试曲线图4 倍频电路仿真原理Telecom Power Technology。
毫米波GaN基功率器件及MMIC电路研究
毫米波GaN基功率器件及MMIC电路研究毫米波GaN基功率器件及MMIC电路研究随着无线通信技术的不断发展，对高频高速通信的需求日益增长。
而毫米波技术作为下一代移动通信技术的重要组成部分，具有高传输速率、大带宽等优势，引起了广泛关注。
而要实现毫米波通信，关键在于技术支撑――高功率毫米波器件及高性能毫米波集成电路（MMIC）的研发。
近年来，氮化镓（GaN）材料因其优异的物理和电学性能而成为研究热点。
GaN材料不仅具有宽带隙、高电子饱和迁移率和热导率，还具有较高的饱和电子漂移速度和能够耐受高电场的特性。
这使得GaN材料成为毫米波功率放大器的理想选择。
而功率放大器作为毫米波通信的核心器件之一，其性能直接影响到通信质量和传输速率的提高。
针对毫米波功率放大器的要求，研究人员开始着手开发GaN基的功率器件。
GaN基功率器件主要以HEMT（亚微米电子晶体管）为代表，通过在GaN材料上形成二维电子气层，使得器件具有了高迁移率和高电流密度的特点。
此外，GaN材料在高温和高电压工作环境下仍能保持较好的性能，这使得功率器件能够在高功率、高频率、高温度的条件下工作，更适合于毫米波通信。
除了功率器件的研发，开展高性能的毫米波集成电路（MMIC）研究也是实现毫米波通信的关键。
MMIC电路由多个被动和主动元件组成，通过高度的集成实现信号的放大、混频、滤波等功能。
在毫米波频段，器件尺寸小、制作工艺要求高，因此需要采用先进的半导体制造工艺来实现高频高速的要求。
GaN基MMIC电路的研究主要集中在功率放大器、低噪声放大器、开关等核心元件上。
其中功率放大器通常采用分布式放大器结构，通过分段设计、匹配网络和耦合结构等手段来实现高增益、高效率和宽带的特性。
低噪声放大器则主要探索通过优化材料和结构的方式来降低噪声系数，提高接收灵敏度。
开关作为信号调控的重要元件，需要在毫米波频段实现低损耗、高隔离度和快速响应等特性，这对材料和结构的设计提出了挑战。
基于多层集成技术的毫米波倍频链研究的开题报告
基于多层集成技术的毫米波倍频链研究的开题报告一、研究题目基于多层集成技术的毫米波倍频链研究二、研究背景随着网络通信技术的快速发展，人们对于无线传输技术的需求也越来越大。
毫米波成为了一种重要的无线传输技术，其有较高的带宽和传输速度，可以为人们带来更加方便快捷的网络传输服务，因此在智能手机、无人驾驶、虚拟现实等领域有广泛的应用前景。
然而，毫米波传输还面临着很多技术挑战，例如毫米波信号传输能力弱、信道容易受到干扰等。
为了解决这些问题，倍频技术被提出。
倍频技术可以将毫米波信号频率转换到更高频段，从而提高传输效率和容错能力。
目前毫米波倍频链研究已经引起了广泛的关注，许多学者提出了不同的研究方法。
其中多层集成技术作为一种新兴技术，可以有效提高传输效率和信号质量。
三、研究目的本研究的主要目的是通过多层集成技术改进毫米波倍频链的传输效果，提高传输速度和信号质量。
具体目标包括：1. 研究多层集成技术在毫米波倍频链中的应用，探讨其可行性和优越性；2. 建立毫米波倍频链系统模型，分析其信号传输特性和存在的问题；3. 根据研究结果提出多层集成技术改进方案，实现毫米波倍频链的优化；4. 基于模拟实验和仿真分析，验证改进方案的有效性和可行性；5. 对比不同改进方案的优缺点，并提出进一步改进的建议。
四、研究内容1. 多层集成技术在毫米波倍频链中的应用研究1.1 多层集成技术原理和特点1.2 多层集成技术在毫米波倍频链中的优势2. 毫米波倍频链系统特性分析2.1 毫米波倍频链系统模型建立2.2 信号传输特性分析2.3 存在的问题及其原因分析3. 多层集成技术改进方案与实现3.1 多层集成技术改进方案设计3.2 硬件实现和软件设计4. 实验和仿真验证4.1 实验平台搭建4.2 仿真模拟分析4.3 改进方案的验证和评估5. 研究总结与进一步展望五、研究方法本研究采用以下方法：1. 文献研究法：通过对相关论文、专著等文献的阅读和分析，了解目前毫米波倍频链研究现状、存在问题和解决方案。
56GHzMMIC四倍频器研究的开题报告
14/56GHzMMIC四倍频器研究的开题报告一、研究背景及意义随着通信技术的不断发展，无线通信技术的应用越来越广泛，5G技术的兴起也使得频率的需求越来越高。
在无线通信系统中，高性能的频率转换器件及其关键技术是实现高性能通信的关键之一，而四倍频器作为高性能频率转换器件的一种，广泛应用于无线通信系统、测量设备、信号产生器、雷达、卫星通信等领域。
然而，目前市面上的四倍频器存在着转换效率和频带宽度两个问题，使其应用领域受到了限制。
因此，如何提高四倍频器的转换效率和频带宽度，成为目前研究的重点之一。
二、研究现状目前，已经有许多学者对四倍频器进行了研究。
例如，一些学者通过改良传统的二倍频器结构，降低了四倍频器的转换损耗和增加了频带宽度。
还有一些学者提出利用混频过程中产生的同频干扰信号来做功率放大，从而提高四倍频器的转换效率。
但是，这些方法仍然存在着一些不足之处，需要进一步的研究和改进。
三、研究内容和研究方法本文将对14/56GHz MMIC四倍频器进行研究。
具体研究内容包括以下两个方面：1. 对传统的四倍频器结构进行改良，提高其转换效率和频带宽度；2. 利用同频干扰信号来做功率放大，并进一步提高四倍频器的转换效率。
本文采用仿真和实验相结合的方法来进行研究。
首先，通过ADS软件对四倍频器进行建模仿真，包括电路分析、参数优化等，得到最佳的器件参数集。
然后，根据仿真结果进行实验，对器件进行性能测试，包括转换效率、频带宽度、插入损耗、输出幅度平稳度等指标的测试。
四、研究意义和预期结果本文研究的14/56GHz MMIC四倍频器，是目前研究较为少见的4倍频器类型之一。
研究将通过对传统四倍频器结构进行改良和利用同频干扰信号做功率放大等方法，提高其转换效率和频带宽度。
这些研究将为四倍频器的设计和应用提供有益的参考和借鉴，同时也为无线通信技术的发展做出贡献。
预期结果包括：提高四倍频器的转换效率和频带宽度，同时减小器件大小和成本。
一种毫米波宽带倍频器设计
一种毫米波宽带倍频器设计
杨先国;何俊岑;杨秀强
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2010(33)9
【摘要】毫米波宽带倍频器是毫米波频率合成的关键器件之一.简要总结了倍频电路的基本原理,并以此为基础,从理论分析、毫米波Balun电桥等关键电路的设计及工艺实现上介绍了一种毫米波四倍频器的设计过程.经过实际测试,该毫米波四倍频器输出频率为33～50 GHz,输出功率大于10 dBm,谐波抑制大于20 dBc,各项指标完全达到国外同类产品水平.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】杨先国;何俊岑;杨秀强
【作者单位】西南电子设备研究所,四川,成都,610036;西南电子设备研究所,四川,成都,610036;西南电子设备研究所,四川,成都,610036
【正文语种】中文
【中图分类】TN454
【相关文献】
1.一种毫米波超宽带平面倍频器的设计 [J], 金长林;陈波
2.一种超宽带毫米波倍频器设计 [J], 黄华;全金海;胡柳林;刘云刚;金长林
3.一种宽带毫米波注入锁定分频器电路的设计方法 [J], 朱迪;张钊锋
4.毫米波宽带二倍频器设计 [J], 郭健;黄娅;毕波;张永杰;钱澄;窦文斌
5.一种毫米波宽带径向功率合成分配器设计 [J], 胡勤莲;张鹏
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
短毫米波宽带倍频源理论与技术研究的开题报告
短毫米波宽带倍频源理论与技术研究的开题报告本文将介绍关于短毫米波宽带倍频源的理论与技术研究的开题报告。
本文将从研究背景、研究目的和意义、研究内容与方法、预期成果以及研究计划与进度等方面进行阐述。
一、研究背景短毫米波宽带倍频源是一项重要的毫米波无线通信技术，可实现高速、高带宽的无线传输。
然而，由于短毫米波波段的特殊性质，使得频率转换效率低、带宽窄、输出功率小等问题成为制约短毫米波宽带倍频源应用的重要因素。
因此，在短毫米波宽带倍频源领域的理论与技术研究具有极其重要的意义和价值。
二、研究目的和意义本项目的研究目的是从理论和技术上分析短毫米波宽带倍频源的特点和难点，研究解决技术难题的方法和途径，提高短毫米波宽带倍频源的性能和可靠性。
主要研究内容包括功率放大器、倍频器、滤波器、混频器等关键器件的设计与制作，宽带倍频源的调制和解调技术等。
本项目的研究意义在于：为短毫米波宽带倍频源的研究与应用提供理论和技术支持，提高我国毫米波无线通信技术的研究水平和实际应用能力，推动我国毫米波通信技术的发展。
三、研究内容与方法本项目的主要研究内容包括以下几个方面：1. 短毫米波宽带倍频源的理论分析和建模将短毫米波宽带倍频源的特点和工作机理进行分析和建模，确定短毫米波宽带倍频源的系统结构和设计参数，制定研究方案。
2. 基于宽带功率放大器的短毫米波能量调制技术采用宽带功率放大器实现短毫米波的能量调制，提高短毫米波宽带倍频源的功率和带宽。
3. 基于倍频器和滤波器的频率变换技术研制高效的倍频器和滤波器，实现短毫米波频率的变换和滤波，扩展短毫米波宽带倍频源的工作频率范围。
4. 基于混频器的解调技术实现短毫米波宽带倍频源的解调技术，提高短毫米波宽带倍频源的接收灵敏度和抗干扰能力。
本项目的研究方法主要包括理论分析、模拟仿真、实验验证和数据处理等多个环节。
四、预期成果本项目的预期成果包括：1. 提出一种高效的短毫米波宽带倍频源的理论模型和设计方案。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MM I C 毫米波倍频器的研究吴晓燕,庞 宏,文光俊(电子科技大学通信与信息工程学院射频集成电路研究室,四川省成都市610054)摘 要:在介绍倍频器工作原理、各种实现方法及其优缺点的基础上,阐明了采用MM I C (单片微波集成电路)工艺实现高性能、高可靠性、小型化毫米波倍频器芯片的技术特点及应用需求,比较了单管和平衡两种不同结构MM I C 毫米波倍频器的优点与不足,全面综述了国内外对MM I C 毫米波倍频器的研究情况,介绍了MM I C 毫米波倍频器的最新研究进展,展望了MM I C 毫米波倍频器的发展趋势,提出了一些建议。
关键词:单片微波集成电路(MM I C );毫米波;倍频器;毫米波倍频器中图分类号:T N771收稿日期:2006208214;修回日期:2006210213。
0 引 言随着通信技术的快速发展,传输数据率的要求越来越高,通信频段日益拥挤,已经向毫米波、亚毫米波频段发展。
毫米波技术在通信、雷达、导弹制导、射电天文学以及电子战等方面应用越来越广泛。
毫米波频率位于30GHz ～300GHz 频段,波长介于1mm ～10mm 。
与微波相比,毫米波波长短,因而其设备尺寸小、重量轻、机动性好、易小型化。
毫米波技术的发展弥补了频率低端频谱拥挤问题。
MM I C (单片微波集成电路)是从20世纪70年代后期开始发展起来的第三代微波电路,它将有源和无源元器件集成在一块半导体(如Ga A s 、I nP 等)基片上,形成具有完整功能的微波/毫米波芯片。
Ga A s 、I nP 、Si C 等半导体材料的出现,HE MT (高电子迁移率晶体管)和pHE MT (赝晶高电子迁移率晶体管)制造工艺的成熟,为MM I C 技术的发展奠定了良好的基础。
MM I C 设计灵活,元器件密度高,引线和焊点少,具有集成度高、可靠性高、工作频带宽、尺寸小、质量轻、宜于大规模批量生产等一系列优点,现已广泛用于各种军事和民用通信、雷达等电子系统中。
1 倍频器的工作原理各种非线性器件都能实现倍频,利用半导体的非线性实现的倍频器称为固态倍频器。
当用一个正弦信号激励非线性阻抗时,便会在基频的谐波频率上产生功率。
倍频电路的作用就是有效地提取其中所需要的谐波信号,而将基频和不需要的谐波加以抑制。
为了在所需的频率上获得最大功率,必须满足两个条件:一是非线性展开式中必须包含有产生它所需的谐波分量,也就是应适当选择所用器件和偏置电路;二是所选电路必须保证使不需要的谐波分量功率最小,并保证任何器件与电路之间的相互作用都能把寄生元件的影响减至最小。
实现倍频是以电路的非线性现象为基础,电路的非线性现象可分为电阻非线性和电抗非线性。
电阻非线性即阻抗可变,直流电流与电压之间具有非线性静态关系,如P N 结就呈现这种特性,BJT 和Ga A s FET 均可用做非线性电阻微波倍频器件。
电抗非线性的机理是电荷与电压的非线性关系,其典型器件有变容二极管和阶跃恢复二极管。
倍频器的实现一般有以下7种方法:a )利用二极管P N 结的静态非线性V 2I 关系,即非线性电阻产生谐波,实现倍频;b )利用双极晶体管的非线性电阻特性即C 类放大器产生谐波,实现有增益的倍频;c )利用砷化镓场效应晶体管(Ga A s FET )得到具有增益的倍频;d )利用宽带单片放大器的非线性产生谐波,并放大谐波构成宽带倍频;e )利用强迫同步机制,将振荡器注入锁定在基准频率N 次谐波上,实现倍频;f )利用变容二极管的非线性电抗,实现参量倍频;g )利用阶跃恢复二极管产生谐波,实现高次倍频。
尽管二极管和FET 都可以用来设计倍频器,但FET 倍频器与二极管倍频器相比有一些比较突出的优点:可实现宽的带宽、变频增益大于1、消耗直流功率小、热耗散较小、对输入信号电平要求较低。
FET 的这些优点适合于MM I C 设计,已有文献报道的MM I C 毫第33卷第4期2007年4月 电子工程师 E LECTRON I C E NGI N EER Vol.33No .4Ap r .2007米波倍频器大多采用有源FET设计原理实现[126]。
2 MM I C毫米波倍频器的发展动态最近10多年来,毫米波、亚毫米波无线通信引起了人们的广泛关注,MM I C毫米波倍频器发展十分迅速。
通过倍频器得到高稳定度、低相位噪声的毫米波本振源是各国致力研究以解决频率高端本振源的主要途径之一。
MM I C已成为毫米波及以上频段的微波固态电路的主要发展方向。
MM I C技术应用在毫米波倍频器中,使倍频器的发展又向前迈进了一大步。
目前,国内外对MM I C倍频器的研究主要集中在毫米波高端、亚毫米波,理论上和实际应用都取得了较大的进展。
研究的热点在于如何提高输出功率、提高倍频效率、简化电路。
MM I C毫米波倍频器的实现方案大致可分为采用单管FET倍频结构实现和采用双管FET 平衡倍频结构实现两类。
2.1 MM I C单管FET倍频器单管FET倍频器结构相对简单,设计灵活方便,是设计MM I C毫米波倍频器的首选结构方案。
单管FETMM I C倍频器与双管FET MM I C平衡倍频器相比,一般而言,前者的芯片尺寸较小。
采用单管FET 倍频结构进行倍频器设计大致有直接实现频率倍频的一阶方案和倍频器级联放大器的多阶方案两种实现方案。
直接实现倍频的方案只考虑倍频设计,输出信号的功率都较低,原因是输入信号通过非线性器件产生的谐波能量都非常小,尤其是高次谐波的能量。
级联放大器的倍频器不仅考虑倍频器设计,还要考虑功率放大器设计,主要是为了减小倍频损耗,增大倍频器的输出功率。
美国T R W公司W ang等人采用栅长为0.1μm的Ga A s pHE MT工艺研制了W波段MM I C23.5GHz/ 94GHz四倍频器[1]。
他们采用的四倍频方案如图1所示。
该方案采用二阶倍频方式,分别设计了23.5GHz/47GHz二倍频器与47GHz/94GHz二倍频器级联,并在这2个二倍频器之间设计了一级47GHz 放大器,以减小整个四倍频器的倍频损耗。
该MM I C 四倍频器的输出频率范围为94GHz～98GHz,倍频损耗约为5d B～7d B,芯片尺寸为4.0mm×2.0mm。
该四倍频器的最大优点是输出频率带宽达到4GHz。
其不足之处显而易见:首先,该芯片尺寸大,对于MM I C电路而言,芯片的尺寸是一个重要的性能指标,应尽可能地减小芯片的面积。
其次,该四倍频器采用了一级功率放大器,仍存在着输出功率的损耗,未能获得输出功率增益。
此外,该功率放大器增大了整个四倍频器的芯片面积,也增加了电路的复杂性。
图1 23.5GHz/94GHz MM I C四倍频器结构示意图在MM I C电路中,芯片尺寸是一个关键的因素,它关系到产品的成品率和生产成本的高低。
减小MM I C 电路芯片尺寸能有效降低生产成本,提高产品的成品率。
为了解决MM I C倍频器单片的尺寸问题,日本富士通实验室的Shiraka wa等人采用A lGa A s/Ga A s HE MT工艺研制出了V波段一阶MM I C四倍频器[2]。
与美国T RW公司的倍频方案不同,该四倍频器的电路结构简单,直接实现15/60GHz的一阶四倍频,且整个芯片电路不需要附加功率放大器,芯片尺寸大大地减小了,仅1.7mm×1.4mm。
其输入频率为15GHz,输出频率为60GHz;当输入功率为0dBm时,输出功率为-5dBm,倍频损耗为5dB。
与TR W公司设计的四倍频器相比,该四倍频器不使用功放却能达到与其性能相当的倍频损耗。
唯一不足的是,该四倍频器的带宽较窄。
在MM I C毫米波倍频器的设计中,除了追求尽可能小的芯片尺寸以外,芯片的高性能也是设计者所追求的目标之一。
西班牙V igo大学的Y.Ca mpos-Roca 等人采用0.15μm Ga A s pHE MT技术研制出了W波段的一阶MM I C四倍频器[3],输入频率为19GHz,输出频率为76GHz,8dBm功率输入时的倍频损耗约为7.5dB,芯片尺寸为1.4mm×1.5mm。
采用一阶方案实现工作频率很高的四倍频器难度是相当大的,与前面提到的日本富士通实验室研制的V波段一阶四倍频器相比,V igo大学研制的四倍频器把工作频段提高了10多GHz,而且,芯片尺寸也稍有减小,总体性能得到提高。
日本富士通化合物半导体公司的Ka mozaki等人采用0.25μm Ga A s pHE MT工艺技术研制出了Ka波段MM I C四倍频器[4]。
该四倍频器的方案类似于美国TR W公司,其结构框图如图2所示。
图2 Ka波段MM I C四倍频器结构示意图由于该MM I C四倍频器所含的二倍频器均各自级联两级放大器,其最大倍频增益可达到16.4d B。
它的输入频率为9GHz,输出频率范围为36GHz～40GHz,电路结构十分紧凑,芯片尺寸仅1.2mm×2.3mm。
与前面提到的MM I C四倍频器相比,该四倍频器的显著特点是倍频增益大大提高了,避免了倍频增益提高但芯片尺寸较大,或是芯片尺寸小但倍频增第33卷第4期吴晓燕,等:MM I C毫米波倍频器的研究・微电子与基础产品・益却不足等问题。
同时,该设计综合考虑了倍频增益、输出带宽和芯片尺寸等技术指标,倍频器的性能得到了很大的提高。
2.2 MM I C平衡倍频器平衡倍频器是由两个单管FET倍频电路连接形成的。
虽然,传统的平衡MM I C倍频器相对单管MM I C倍频器占用的芯片尺寸较大,但是,这种结构有自己的优势[7]:a)平衡倍频器能提供较宽的带宽和良好的基频抑制;b)当两个单管FET倍频器处于饱和状态时,平衡倍频器比与它等效的单管倍频器输出功率大3d B,这在工作频率很高但器件的输出功率又很低的情况下是非常可贵的;c)实现平衡倍频器的负载阻抗比单管倍频器要容易。
因此,MM I C平衡结构倍频器的研制也受到了研究者的重视,并在芯片尺寸方面取得了突破性进展,芯片尺寸有所减小,甚至比MM I C单管倍频器的芯片尺寸还要小[5]。
日本NTT网络创新实验室Piernas等人采用栅长为0.15μm的GaA s pHE MT和32D(三维)MM I C技术设计出了一个V波段平衡倍频器[5]。
由于采用32D MM I C技术,该倍频器的频谱纯度高、带宽很宽,芯片尺寸非常小,仅1.0mm×1.0mm,是改善平衡MM I C 倍频器的芯片尺寸的一个重大进步。
当输入信号功率为14dBm,输入频率在31.5GHz～37.5GHz时,基频抑制优于35d B。
不足之处是,该倍频器损耗较大,输入信号功率14dBm,在输入频率为32.5GHz时的损耗是8.5d B,在输入频率为34GHz时的损耗达到了11.38dB。