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宇宙仍存在很多未知的谜题等待解答，人类探索的脚步也从未停止。为了更好探寻宇宙的奥秘，满足更快巡天速度、更广探测视角以及更高灵敏度的需求，成立了平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array，SKA)国际项目。SKA项目中信号处理应用到的重要技术为波束形成技术，这种技术不仅仅被用在SKA天文领域，也被广泛应用雷达以及通信等领域。它的原理是通过采用相控阵或者时控阵，使期望信号相干叠加，干扰信号相消叠加，实现对特定方向信号的增强。相比于全方向收发系统，波束形成技术可以明显提高接收或者发射的增益以及系统效率。
为适应各种领域特别是SKA领域的需求，设计了基于无源真时延单元的路径共享宽带多波束形成芯片。提出一种新型路径共享真时延波束形成架构，由于路径共享，总延时数大大降低。本架构可以实现4路输入和4路输出，并且可扩展为2M个输入和2K个输出。采用无源LC滤波器设计真时延单元结构，产生精确、稳定延时，实现信号在输出端口的同相叠加。低噪声放大器位于架构的第一级，在抵消噪声的基础上实现对输入信号的放大，从而提高整个系统的噪声性能。缓冲放大器补偿增益衰减并防止信号间串扰，并做区分化设计来弥补不同输出端口因路径差异引入的增益差。
论文对多波束形成芯片进行原理图设计、版图设计和后仿验证。采用HHNEC0.18μmBiCOMS工艺，版图面积(包括I/O焊盘和ESD)为3.67mm×3.62mm。仿真结果表明，在1.8V电源电压下，工作频带为0.5–1.5GHz的波束形成芯片电流为186.37mA。带内增益约为25dB，增益平坦度＜1dB，输入输出反射系数＜-12dB。延时分辨率为80ps、最大延时为720ps。天线间距为10.5cm时，可以实现±43°和±13°四个方向接收功能，具有面积小、功耗低、增益平坦度高、方向性好等优点。
为适应各种领域特别是SKA领域的需求，设计了基于无源真时延单元的路径共享宽带多波束形成芯片。提出一种新型路径共享真时延波束形成架构，由于路径共享，总延时数大大降低。本架构可以实现4路输入和4路输出，并且可扩展为2M个输入和2K个输出。采用无源LC滤波器设计真时延单元结构，产生精确、稳定延时，实现信号在输出端口的同相叠加。低噪声放大器位于架构的第一级，在抵消噪声的基础上实现对输入信号的放大，从而提高整个系统的噪声性能。缓冲放大器补偿增益衰减并防止信号间串扰，并做区分化设计来弥补不同输出端口因路径差异引入的增益差。
论文对多波束形成芯片进行原理图设计、版图设计和后仿验证。采用HHNEC0.18μmBiCOMS工艺，版图面积(包括I/O焊盘和ESD)为3.67mm×3.62mm。仿真结果表明，在1.8V电源电压下，工作频带为0.5–1.5GHz的波束形成芯片电流为186.37mA。带内增益约为25dB，增益平坦度＜1dB，输入输出反射系数＜-12dB。延时分辨率为80ps、最大延时为720ps。天线间距为10.5cm时，可以实现±43°和±13°四个方向接收功能，具有面积小、功耗低、增益平坦度高、方向性好等优点。