毫米波收发前端及关键器件的研究

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无线技术的快速发展使得低频频段异常拥挤,而毫米波能够提供丰富的可用频谱资源。随着毫米波理论技术的成熟、电路集成度的提高与成本的降低,毫米波技术越来越广泛地应用在毫米波通信、车载雷达等领域。本文围绕毫米波收发前端及关键器件的设计进行了一系列研究。主要内容包括:(1)基于0.13μm Si Ge Bi CMOS工艺设计了一组四款应用于Q波段毫米波近远程超高速通信标准(Q-LINKPAN)超外差收发机的片上带通滤波器,包括发射中/射频滤波器和接收中/射频滤波器。该组滤波器实现了小型化和高带外抑制的特性,得到了较好的测试结果。其中,13GHz发射机中频滤波器的面积仅为0.26×0.33mm2,带外滚降率大于10d B/GHz;45GHz接收机射频滤波器面积为0.17×0.18mm2,带内最小差损为2.8d B。(2)基于0.13μm Si Ge Bi CMOS工艺设计了一个Ka波段功率放大器,该设计采用两级差分Cascode结构。测试结果表明其3d B带宽为31GHz-39.3GHz,最高小信号增益为29d B,带内S11小于-5.3 d B,S22小于-9.36 d B。在36GHz处的饱和输出功率和峰值PAE分别为19.43d Bm和20%。(3)设计了一个W波段一发两收的线性调频连续波雷达前端,其发射机能够锁定的输出信号频率范围为81.24GHz-85.92GHz。天线发射的82.8GHz信号在100k Hz、1MHz和10MHz频率偏移处的相位噪声分别为-58d Bc/Hz、-89d Bc/Hz和-98 d Bc/Hz。该雷达前端能够实现良好的扫频线性度和距离探测功能。
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