【摘 要】
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高数据速率无线通信日益增长的需求正在加速全球毫米波（mm-wave）移动通信网络的发展。然而,毫米波频段信号传播具有高的空间路径损耗,使得通信距离受到了一定的限制。相控阵作为毫米波通信的关键技术可通过波束赋形延长传输距离、实现空间复用。而作为相控阵的关键模块,幅度控制电路的研究与设计有着重要意义。本文简要概述了相控阵系统的基本理论,并分析了幅度控制电路在其中所起的重要作用。然后对幅度控制电路的基本
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高数据速率无线通信日益增长的需求正在加速全球毫米波（mm-wave）移动通信网络的发展。然而,毫米波频段信号传播具有高的空间路径损耗,使得通信距离受到了一定的限制。相控阵作为毫米波通信的关键技术可通过波束赋形延长传输距离、实现空间复用。而作为相控阵的关键模块,幅度控制电路的研究与设计有着重要意义。本文简要概述了相控阵系统的基本理论,并分析了幅度控制电路在其中所起的重要作用。然后对幅度控制电路的基本原理、主要指标、常用结构进行了详细的介绍,为后文的电路设计做了充分的准备。面向相控阵雷达系统,从传统的无源衰减器结构分析幅度控制电路附加相移存在的原因,并基于串联电容、并联电容相位补偿原理设计了两款无源衰减器。第一款五位衰减器基于130nm Si Ge工艺,工作频段33-37GHz,衰减步进0.5d B（32个状态）,系统版本测试结果:幅度RMS误差＜0.65d B,相位RMS幅度误差＜3°。第二款三位衰减器基于65nm CMOS工艺,并采用了一种改进的版图布局以减小面积,工作频段90-100GHz,衰减步进1d B（8个状态）,单测版本测试结果:幅度RMS误差＜0.5d B,相位RMS幅度误差＜2°。面向无线通信系统,从简单的共源放大器出发分析幅度控制电路附加相移存在的原因,并基于有源交叉耦合相位补偿结构设计了两款的增益调节范围不同的可变增益放大器。同时在第二款可变增益放大器设计中采用了一种新型的Π型电阻网络以减小状态调节过程中的阻抗变化。两款可变增益放大器均基于65nm CMOS工艺,工作频段71-76GHz,衰减步进0.25/0.5d B（64个状态）,仿真结果:中心频点最大增益＞10/12d B,RMS幅度误差＜0.12/0.35d B,RMS相位误差＜1.3/2°,OP1d B为7.2/6.2d Bm,直流功耗58/65m W。
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