【摘 要】
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X波段（8～12 GHz）相控阵雷达系统被广泛应用于气象雷达、卫星雷达、探测雷达、导航雷达等领域。收发（T/R）组件是该系统最重要的组成部分之一,能够实现信号的放大、移相和衰减功能。低噪声放大器（LNA）作为T/R组件的核心器件之一,实现了接收信号的第一级放大,有利于提高接收机的灵敏度。同时,伴随着超宽带技术的迅速发展、Ga As工艺逐渐成熟,极大地促进了宽带Ga As低噪声放大器的研究。因此本文
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X波段（8～12 GHz）相控阵雷达系统被广泛应用于气象雷达、卫星雷达、探测雷达、导航雷达等领域。收发（T/R）组件是该系统最重要的组成部分之一,能够实现信号的放大、移相和衰减功能。低噪声放大器（LNA）作为T/R组件的核心器件之一,实现了接收信号的第一级放大,有利于提高接收机的灵敏度。同时,伴随着超宽带技术的迅速发展、Ga As工艺逐渐成熟,极大地促进了宽带Ga As低噪声放大器的研究。因此本文主要针对宽带微波低噪放展开研究,主要工作和贡献如下:1、针对自偏置LNA结构电路中稳定性展开研究,提出了在LNA的第一级晶体管漏极串联电阻改善稳定性的方法。在此基础上,研制了一款X波段的LNA,该LNA基于0.5 um Ga As p HEMT工艺加工,实测结果表明,其小信号增益为13.5 d B,增益平坦度小于±0.4 d B,该LNA在全频段稳定,有效的验证了文中提出的改善稳定性方法的可行性。2、针对宽带LNA的噪声和增益平坦度问题,研究了源极退化感性器件（传输线）对微波LNA的增益以及带宽产生的影响,采用优化源极传输线物理尺寸以获取高品质因数传输线的方法降低了LNA电路噪声,进一步地在LNA的级间采用有耗匹配网络的方法改善宽带LNA的增益平坦度。在此基础上,研制了一款基于0.25 um Ga As p HEMT工艺的X波段LNA。测量结果表明,该LNA的增益平坦度小于±0.4 d B。后仿真结果表明,噪声系数在工作频带内低于1.53 d B。3、针对宽带LNA的功耗与增益问题,采用电流复用的三级级联的电路结构,解决了低噪放高增益下的低功耗需求。在此基础上,研制了一款X波段的低噪放。该低噪放基于0.5 um Ga As p HEMT工艺加工,测试结果表明,该LNA的小信号增益为22 d B,功耗低至28 m W。同时,基于晶圆级异构封装工艺,文中提出了融合晶圆级封装工艺与Ga As工艺的协同仿真方法并设计了本章提出的LNA的封装,对封装后LNA的性能进行了评估。提出的协同仿真方法为基于晶圆级工艺的微波电路封装以及微波固态集成电路构建异构微系统提供了一种参考。
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