人类一直试图了解我们生活的宇宙,即使是目前中国建立的世界上最大的单口径射电望远镜FAST也满足不了特定的需求。于是SKA项目应运而生。这是一个涉及多学科交叉的项目,其中对信号处理技术的运用涉及到了波束形成技术。该技术一方面可以替代传统的机械摆臂式的天线系统,具有更大灵活性,实现空间指向性信号接收放大,抑制来自不期望方向上的干扰信号,也就是空间滤波功能;另一方面,这种结构相比于同样口径大小的单天线系统,还能提供更高的信噪比。现如今,波束形成技术已广泛应用于雷达、军事通信等领域,正向商业通信领域,天文领域,生物医学等领域发展,具有极大的前景。本文以SKA项目为基础,设计了一种应用于低中频的宽带多波束形成芯片。芯片采用基于gm-C全通滤波器有源延时网络架构,可以同时支持4路输入和4路输出。相比于使用LC无源器件,有源延时单元大大减小了芯片面积。芯片的电路实现包含低噪声放大器、基于gm-C一阶全通滤波器的真时延单元、加法器和输出匹配单元。整个系统采用全差分形式,一来达到比用单端电路更高的信号幅度,它还能提供更好的线性度和SNR性能;二来对串扰的抗干扰性强;三来产生的EMI往往较低;最后,差分还能抑制偶数阶谐波。本文设计的芯片采用华虹0.18μm Si Ge Bi COMS工艺进行设计,并最终完成了版图设计,版图面积为2.0mm×1.99mm。完全集成的波束形成芯片在系统级和电路级地设计上实现了超宽带宽(0.35-1.5GHz)上保持平坦增益和群延迟。能够实现最小100ps的延迟分辨率,对具有10.5 mm天线间距的均匀线性阵列,根据配置能够提供±75°和±18°四个扫描角度,对空间信号进行有效的合成放大。