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随着射频集成电路与现代半导体工艺的迅速发展,微波毫米波电路在无线通信,电子对抗,雷达探测,成像等领域的工作频段和集成化程度越来越高。硅基工艺的特征尺寸不断减小,硅基毫米波和亚毫米波芯片的工作性能也得到了很大提升。本文基于130nm SiGe BiCMOS工艺,针对W波段单刀双掷开关(SPDT)与W波段下变频混频器进行分析与设计。首先介绍了毫米波频段的优势与主要应用领域,以及毫米波单刀双掷开关与混频器的发展现状。其次介绍开关与混频器的基本原理及结构分类,分析了上述器件性能优化的技术方法。再根据设计指标选取合适拓扑结构并进行芯片设计。主要研究内容和成果如下:(1)差分单刀双掷开关采用并联MOS管的核心结构与电容电感滤波匹配网络,在版图布局中对原本占用面积较大的匹配电感进行优化,将两个传输差分信号的电感叠加为等效变压器模型的螺旋耦合结构,能够在减小原本面积一半的同时抑制系统共模信号。在90~100 GHz的后仿结果显示开关在频带内实现了良好匹配,在94GHz频点处差模与共模信号的插入损耗分别为-4.1dB与-7.4dB,隔离度都为-22 dB,故能够在面积更小的条件下实现对共模信号的衰减与抑制。差分转单端开关流片测试结果显示,插入损耗在94GHz处为4.6dB,全频段内隔离度在-24dB以下。输入与输出反射系数在-10dB~-8dB与-12dB~-8dB之间。芯片应用于系统中的核心面积570μm×140μm,单片流片尺寸为1370μm×900μm。(2)下变频混频器采用双平衡吉尔伯特结构,能够实现高隔离度以及良好的转换增益。通过巴伦实现宽带输入匹配,通过中心抽头接入直流电压偏置,同时改善巴伦不平衡度。将传统尾电流源改为电流镜提供电流偏置,避免在较高频段节点呈现负阻导致电路不稳定。射频信号为90.5GHz-97.5GHz,本振信号为84GHz,后仿结果显示输入本振功率0dBm时变频增益为7.5dB,在中频输出10GHz处噪声系数为13.6dB,输入1dB压缩点的功率为-8.9dBm,各端口隔离度均在-30dB以下。芯片面积430μm×320μm。综上,本文基于130nm SiGe BiCMOS工艺线,研究了W波段开关和混频器的设计方法,在传统电路结构形式的基础上,针对器件应用背景和设计指标,进行了电路优化,取得了较好的器件性能,实现了设计目标,缩小了芯片面积,论文具有较强的实用价值。