ADS数字衰减器集成电路研究(3)

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就新型电路设计技术而言，20世纪80年代完全可以说是MMIC设计师的全盛时期。而进入到20世纪90年代，新型器件技术得到了快速发展，HEMT放大器的工作频率迈过了10OGHz的障碍，GaAsHBT提供了更高水平的高功率性能，SIGe技术也得到发展。在20世纪90年代，MMIC技术的另一个主要发展是其在民用通信中的应用得到重视和加强，第一个标志着“无限”的低成本MMIC无线收发机的出现并用以研制新的系统。从此，设计者通常用己有的电路思想，广泛使用CAD工具设计复杂的多功能MMIC电路与系统，用小型化电路去满足大批量生产的要求。

1.2 数字衰减器的发展以及研究意义

1.3 本文研究内容

本文所研究的衰减器是六位MMIC数字衰减器，采用多级级联结构实现，其中六个衰减位分别为0.5dB、l dB、2 dB、4dB、8dB和16dB。性能指标如表1.3.1所示：

参数 Units

带宽 31~35 GHz

插损，参考状态（IL） 7 dB

输入驻波，全态（VSWR） 1.8

输出驻波，全态（VSWR） 1.8

均方根衰减误差（αRMS） 1.0 dB

衰减范围（∆G） 31.5 dB

衰减步进 0.5 dB

衰减附加相移（∆Φ） ± 8 º

电流（IEE） 5 mA

输入三阶交调（ITOI） 32 dBm

输入1dB压缩点（P1dB） 26 dBm

芯片尺寸 3×1.5×0.1 mm

表1.3.1

本文设计软件环境为Advanced Design System 2008。设计的主要步骤首先是对几种典型的衰减结构进行研究与分析比较；然后对各个衰减位选择合适的电路拓扑，进行原理图的仿真优化；最后对六位衰减器进行级联。

本论文的主要研究内容及结构体系如下:

第一章是绪论，首先介绍了微波单片集成电路(MMIC)的发展历史、国内外的研究动态及应用。然后介绍了数字衰减器的目前的发展概况。

第二章主要介绍了GaAs PHEMT的开关机理。MMIC器件的建模，包括电阻、微带线、电感、容等电无源器件的模型和他们的计算方法。

第三章介绍了数字衰减器相关的理论基础，主要介绍了衰减器的各项指标及其含义，并对常用的衰减结构进行计算与分析并给出理想值仿真结果。

第四章主要是六位低相移MMIC数字衰减器的具体设计过程，首先对每个衰减位的进行拓扑结构选择，原理图的仿真优化。

第五章作为结论，总结了本论文的主要研究结果，并对下一步的工作提出几点建议。

2 微波数字衰减器的基本理论

微波数字衰减器一般用于调整微波功率信号的输出电平：例如在微波超外差接收机中对本振输出功率进行控制，以获得最佳噪声系数和变频损耗，达到最佳接收效果;在微波接收机中，实现自动增益控制，改善动态范围;在相控阵雷达以及智能天线中，与数字移相器一起改变天线单元激励的幅度和相位，以控制着数字波束的方向，波束数量，主旁瓣比等，从而实现波束的电控扫描。