ka波段gan hemt单片集成单刀双掷开关的设计

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1、Ka波段GaNHEMT单片集成单刀双掷开关的设计乔瞳2016年1月中图分类号：UDC分类号：Ka波段GaNHEMT单片集成单刀双掷开关的设计作者姓名乔瞳学院名称信息与电子学院指导教师郭德淳副教授答辩委员会主席孙厚军教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月5日Ka-bandMMICSPDTswitchbasedonGaNHEMTCandidateName：QiaoTongSchoolorDepartment:InformationandElectronicsFacultyMentor:Vice-Prof.Gu

2、oDechunChair,ThesisCommittee：Prof.SunHoujunDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January5th，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北

3、京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要氮化镓（GaN）宽禁带半导体作为第三代半导体材料，具有高热导率、高击穿电压、高电子漂移率、耐高温、耐高压等优势，特别适合应用在毫米波数字雷达系统中。T/R组件是雷达系统的核心部件，其性能的优劣直接影响雷达系统的发展，基于实验室项目中已经设计出的基于GaNHEMT单片微波集成功率放大器，为了设计出单片微波集成T/R组件，本论文拟讨论基于GaNHEMT单片微波单刀双掷开关的

4、研究及设计。主要研究内容如下。本论文首先分析了设计所采用的有源器件GaNHEMT的物理结构及其工作原理；分析了单片微波集成电路设计中常用的微带线、电阻、电容等无源器件，利用HFSS进行建模与仿真，分析得到无源器件的物理尺寸与器件取值、品质因数Q的关系。在以上研究的基础上，完成了Ka波段GaNHEMT单片微波集成单刀双掷开关的设计。主要通过ADS软件进行了开关拓扑结构的设计，设计采用了并联对称结构提高了开关的隔离度，采用了并联谐振电感降低了插入损耗，采用了阻抗匹配拓展了带宽。其次进行了版图拓扑结构的设计。最后，进行了版图优化、仿真和电磁场联合仿真。经过仿真优化

5、，结果显示在30GHz~40GHz工作频带内，开关的插入损耗小于2dB，隔离度大于25dB，功率容量为7.94W，开关速度小于1ns，回波损耗大于22dB。关键词：Ka波段；氮化镓高电子迁移率晶体管；单片微波集成电路；单刀双掷开关I北京理工大学硕士学位论文AbstractAsthethirdgenerationsemiconductormaterial,GaNwideband-gapsemiconductorhasadvantagesofhighthermalconductivity,highbreakdownvoltage,highmobility,hig

6、htemperatureresistance,radiationresistanceandsoon.Especially,theyaresuitableforapplicationinmillimeter-wavedigitalradarsystems.TransmitterandReceiver(T/R)moduleisthecorecomponentoftheradarsystem,anditsperformancehasadirectimpactonthedevelopmentofradarsystem.Basedonourprojectteamrec

7、entlyhasdesignedKa-bandGaNhighelectronmobilitytransistor(HEMT)poweramplifiermonolithicmicrowaveintegratedcircuit(MMIC),thispaperdiscussestheresearchanddesignofKa-bandGaNHEMTsinglepoledoublethrow(SPDT)switchMMICinordertodesignaT/RmoduleMMIC.Themainresearchcontentsinclude:Atfirst,thi

8、spaperintroducesthephysica