混频多功能芯片的设计与实现-软件工程专业论文.docxVIP

107TN82学校代码 分 类 107 TN82 10701 TN4 学 号 1211122901 密 级 公开 西安电子科技大学 硕士学位论文 混频多功能芯片的设计与实现 作者姓名： 领 域： 学位类别： 李天龙 软件工程 工程硕士 王爽学校导师姓名、职称： 企业导师姓名、职称： 王爽 史江一 副教授 赵瑞华 高工 提交日期： 2014 年 12 月 The Design and Implementation of Multifunctional Frequency Conversion Chip A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Integrated Circuit Engineering By Li Tianlong Supervisor: Shi Jiangyi Zhao Ruihua December 2014 西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。 本人签名： 日 期： 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权 保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分 内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位 后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。 保密的学位论文在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘要 摘要 西安电子科技大学硕士学位论文 西安电子科技大学硕士学位论文 摘要 在数字电路被芯片化、集成化改进的日渐成熟的同时，射频电路也向着小型 化、芯片化的方向不断地发展，逐渐由无线收发（T/R）组件向着单片微波集成电 路（MMIC）技术逐渐演变，芯片的整体尺寸日趋缩小，性能却在此过程中不断突 飞猛进，这种转变带来的不仅仅是系统尺寸由组件向芯片的稳步过渡，更是整体 功能由分立元件向混合信号系统的不断飞跃，对于人类技术的发展与革新起到日 益重要的作用。构成 T/R 模块的众多分立元件当中，功率放大器与混频器是影响 T/R 模块的核心零部件，直接影响 T/R 模块的灵敏度和最低信噪比，其性能指标日 益变为现有雷达系统的关键，反映了一个国家雷达技术的发展水平。 对相控阵雷达系统中 MMIC 的仿真设计与测试方法进行了详细的研究，设计 芯片主体为 C 波段（4-8GHz）无源双平衡混频器，其本振端口集成具有 20dB 增 益的驱动放大器，射频端口集成增益为 16dB 的双向放大器，多功能芯片可同时实 现上变频及下变频的使用要求。在对射频电路设计的基本理论做过细致研究之后， 采用 ADS 软件首先对各分立元件进行原理图以及版图仿真设计，不断调整各部分 的参数以优化性能指标，在确定性能满足要求之后对芯片中各组成部分进行集成 以完成混频多功能芯片的仿真设计，系统仿真结果变频增益大于 8dB 且具有较好 的频带内平坦度，端口回波损耗优于-10dB，端口间隔离度特性良好，满足设计前 设定的指标要求，符合实际工程使用中的要求。 设计版图采用中电集团 13 所 ED 0.25μm PHEMT 工艺线完成设计电路的流片 处理，对晶圆片使用 Cascade 公司生产的探针台以及安捷伦公司的四端口矢量网络 分析仪做晶圆片的裸片探针测试。对比测试结果与仿真结果并对整体结果进行详 细记录与分析，对性能指标进行一定的研究，除个别性能指标出现稍许偏离仿真 结果外，芯片整体性能满足使用要求及设计预期，能够达到工程应用的通用设计 标准及产品级芯片的性能要求，继而对芯片尺寸做压缩处理以满足实际封装使用 时面临的尺寸要求，对改版后的芯片再次流片并测试。测试结果表明芯片性能指 标在芯片尺寸压缩后出现一定恶化，但仍处于实际使用中可以接受的范围内，芯 片变频增益大于 10dB，各端口回波损耗特性优于-5dB，各端口隔离度特性良好， 设计目标基本与设计前所做方案设计基本一致，能