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基于GaAs PHEMT工艺制作的微波毫米波单片微波集成电路(MMIC)因其面积小、寄生参量小、一致性好、性能优良、集成度高等特点,在民用通信和军用电子系统上被大力推广应用。微波毫米波混频器和放大器是微波毫米波收发机系统、雷达、通信和电子战等系统的关键部件。本文分析了现代无线通信系统对混频器和放大器的迫切需求,总结了近年来国内外收发芯片中混频器和放大器的实现形式与实现方法,以及高性能、宽频带混频器与放大器的实现方式,阐述了目前高性能宽带混频器与放大器实现的技术难点,基于GaAs MMIC设计了两个混频器和一个放大器。在分布式cascode混频器设计中,根据分布式电路的设计理论,结合人工传输线的特性阻抗,分析了电感性元件对人工传输线的影响,构建了高截止频率的人工传输线。折中电路尺寸和变频损耗性能,优化了混频单元级数,为提高高频的端口隔离度,用cascode结构混频单元代替传统的共源混频单元。在输出端口并联电阻电感,提升了输出中频的平坦度,实现了一个双模工作、高隔离、低变频损耗的4~64 GHz宽带混频器设计,混频器变频损耗小于10 dB,本振到射频的隔离度大于14 dB,输入1 dB压缩点为-2 dBm;在V波段亚谐波混频器的设计中,片上巴伦能将单端信号转为差分信号,巴伦引入电容加载技术有效缩减耦合线的尺寸,分析了三条枝节线对射频和本振信号的影响,中频输出端口片上集成低通滤波器减小了后级片外滤波器实现难度。谐波混频使用的本振信号频率为基波混频的一半,能降低系统的实现难度,减小本振源的实现压力,实现了一个高隔离,低变频损耗的无源混频器,混频器变频损耗小于5 dB,本振到射频和本振到中频隔离度均大于50 dB;本文设计的中等功率增益模块放大器通常用于收发机的模块与模块之间,放大器采用两级放大,输入输出级均采用负反馈及自偏置技术,拓展带宽,实现增益平坦,输入采用噪声匹配方式,输出采用功率匹配方式,放大器采用单电源供电,扼流电感和隔直电容均参与匹配,有效减少芯片无源器件的使用量,完成了一个低功耗、高集成度、增益平坦的宽带放大器设计,放大器在6~20 GHz内,增益15~18 dB,输入输出反射系数均在-10 dB以下,噪声系数小于4.4 dB,反向隔离度大于35 dB,输出1dB功率压缩点接近12 dBm。