论文部分内容阅读
摘要：本设计基于0.18 ym SiGe BiCMOS工艺设计了一款X波段Butler矩阵芯片。芯片由90。耦合器、移相器、交叉耦合器组成。详细分析了芯片中个单元电路设计及可能存在的问题。测试结果表明，在9.5 -10.5 GHz的设计频段内，可同时输出4个波束，插入损耗小于2.5dB。
关键词：波束形成;片上Butler矩阵;X波段
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）21-0217-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
1 引言
随着无线通信、雷达和电子对抗的迅速发展，宽带波束成形技术越来越多地用于射频或微波系统[1]。波束形成网络是宽带波束成形的核心技术之一，它是具有多个输入端口和输出端口的馈电网络。激励这些输入端口以在输出端口之间生成几组相位系数，以实现不同的指向光束。波束成形网络在很大程度上决定了多波束技术的发展程度。
由于Butler矩阵具有平衡的电磁路径，自然具有宽带特性，因此是宽带波束形成网络的首选电路形式。宽带Butler矩阵发展趋势小型化、高集成度、低成本、可重复性好、易于大规模生产等。因此利用硅基芯片工艺研制的片上Butler矩阵具有重要的现实意义和良好的应用前景。
2 芯片架构
在进行射频集成电路设计的时候，首先就是要根据芯片的性能要求，兼顾成本、流片周期、工艺的准确度等因素，选定合适的工艺和代工厂。就目前的研究和商用情况来看，主要的RFIC工艺有：GaAs、SiGe BiCMOS、Si BJT、Si CMOS等。
GaAs工艺具有最佳的射频性能，但其成本昂贵、难以大规模集成，主要用于设计性能要求高的射频前端，如噪声系数ldB左右的低噪声放大器，输出功率为瓦级的功率放大器等;SiCMOS射频性能相对较差，但可以实现高集成度、低成本设计;SiGe工艺则是通常是在对芯片性能、成本和集成度折中时的选择。
综合权衡项目整体需求，选择华虹宏力0.18μm SiGe BiC-MOS工艺实现本项目的芯片设计，4x4片上Butler矩阵设计指标如下：
（1）工作频率：9.5GHz-10.5 GHz
（2）插入损耗：
关键词：波束形成;片上Butler矩阵;X波段
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）21-0217-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
1 引言
随着无线通信、雷达和电子对抗的迅速发展，宽带波束成形技术越来越多地用于射频或微波系统[1]。波束形成网络是宽带波束成形的核心技术之一，它是具有多个输入端口和输出端口的馈电网络。激励这些输入端口以在输出端口之间生成几组相位系数，以实现不同的指向光束。波束成形网络在很大程度上决定了多波束技术的发展程度。
由于Butler矩阵具有平衡的电磁路径，自然具有宽带特性，因此是宽带波束形成网络的首选电路形式。宽带Butler矩阵发展趋势小型化、高集成度、低成本、可重复性好、易于大规模生产等。因此利用硅基芯片工艺研制的片上Butler矩阵具有重要的现实意义和良好的应用前景。
2 芯片架构
在进行射频集成电路设计的时候，首先就是要根据芯片的性能要求，兼顾成本、流片周期、工艺的准确度等因素，选定合适的工艺和代工厂。就目前的研究和商用情况来看，主要的RFIC工艺有：GaAs、SiGe BiCMOS、Si BJT、Si CMOS等。
GaAs工艺具有最佳的射频性能，但其成本昂贵、难以大规模集成，主要用于设计性能要求高的射频前端，如噪声系数ldB左右的低噪声放大器，输出功率为瓦级的功率放大器等;SiCMOS射频性能相对较差，但可以实现高集成度、低成本设计;SiGe工艺则是通常是在对芯片性能、成本和集成度折中时的选择。
综合权衡项目整体需求，选择华虹宏力0.18μm SiGe BiC-MOS工艺实现本项目的芯片设计，4x4片上Butler矩阵设计指标如下：
（1）工作频率：9.5GHz-10.5 GHz
（2）插入损耗：