0.5~2.7 GHz GaAs超宽带多功能MMIC芯片设计

基于0.25μm GaAs增强/耗尽型(E/D模)赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计并实现了一款集成了并行驱动器的多功能单片微波集成电路(MMIC)芯片。该芯片的移相器采用磁耦合全通网络(MCAPN)结构,功率分配器则使用集总元件进行集成,不仅缩小了芯片面积,并且在超宽带下实现了较好的相位精度和幅度一致性。采用微波探针台对芯片进行在片测试,结果表明在0.5~2.7 GHz,芯片性能良好:其小信号RF输入功率为0 dBm,芯片的插入损耗不大于7 dB,幅度波动在±0.8 dB以内,相位差为-98°~-85°,输入电压驻波比(VSWR)不大于1.9∶1,输出VSWR不大于1.9∶1,在-5 V电源下驱动器的静态电流为1 mA,响应速度为25 ns。芯片尺寸为3.4 mm×1.8 mm。该电路具有响应速度快、功耗低、集成度高等特点,可应用于多波束天线系统中。     

带数字驱动的Ku波段6bit数控衰减器设计北大核心CSCD

采用GaAs增强/耗尽型（E/D）赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺研制了一款带数字驱动的Ku波段6bit数控衰减器微波单片集成电路（MMIC）。该MMIC将数字驱动和6bit数控衰减器集成在一起,数字驱动电路采用的是直接耦合场效应晶体管逻辑（DCFL）电路,6bit数控衰减器由6个衰减基本态级联组成。版图经过合理优化后,最终的MMIC芯片尺寸为2.4mm×1.3mm。测试结果表明,在12~18GHz,芯片可以实现最大衰减量为31.5dB,步进为0.5dB的衰减量控制。衰减64态均方根误差小于0.6dB,附加相移-2°~2.5°,插入损耗小于6.1dB,输入输出驻波比均小于1.5∶1。     

一种正电控制低温漂单片数控衰减器

数控衰减器在宽频带内具有高的衰减精度、优良的电压驻波比和大的衰减动态范围,因而得到了推广和应用。正电控制、低温漂6 bit数控衰减器,各衰减位均采用具有低温漂特性的桥T型结构,并通过对衰减结构的合理构建,在不采用电平转换驱动器的情况下,成功实现正电控制,面积得到进一步缩小。对电路进行了仿真与优化,采用GaAs工艺技术完成了流片,测试结果表明,在2.4~8 GHz频带内,参考态插入损耗小于4.0 dB;衰减精度小于±1 dB@31.5 dB;回波损耗小于-15 dB;衰减量在高温或低温时较常温时的偏差控制在0.3 dB以内;各衰减位为0.5,1,2,4,8和16 dB,最大衰减量为31.5 dB。单片数控衰减器芯片最终尺寸为2.9 mm×1.3 mm,控制电压为0 V和5 V。     

GaN MMIC六位数字衰减器的设计

基于GaN HEMT工艺成功研制出一款宽带六位数字衰减器,衰减范围为0～31.5 dB.通过研究GaN HEMT开关器件模型及电阻式衰减网络,选取合适的衰减器拓扑,减小了衰减器的插入损耗,提高了衰减精度,缩小了芯片尺寸.测试结果表明,在2～ 18 GHz频带内,该衰减器的插入损耗小于4.8 dB,64态衰减精度均方根误差小于0.6 dB,输入回波损耗小于-13 dB,输出回波损耗小于-12.5 dB,附加相移为-14°～4°.在10 GHz下,其1 dB压缩点输入功率达到34.5 dBm.裸片尺寸为2.30 mm× 1.10 mm.     

一种新颖的4bit和5bit超宽带GaAs单片数字衰减器

介绍了一种新颖的DC～20GHz的4bit和5bit GaAs单片数字衰减器的设计、制造和测试结果.该衰减器的设计采用纵向思维的方法.最终得到的4bit数字衰减器的主要性能指标是:在DC～20GHz频带内,插入损耗≤3.5dB,最大衰减量15dB,衰减步进1dB,衰减平坦度≤0.2dB,衰减精度≤±0.3dB,两端口所有态的电压驻波比≤1.6,相对于参考态,衰减态的插入相移在-10°～5°以内,芯片尺寸1.8mm×1.6mm×0.1mm.5bit数字衰减器的主要性能指标是:在DC～20GHz频带内,插入损耗≤3.8dB,最大衰减量15.5dB,衰减步进0.5dB,衰减平坦度≤0.3dB,衰减精度≤±0.4dB,两端口所有衰减态的电压驻波比≤1.8,相对于参考态,衰减态的插入相移在-14°～2°以内,芯片尺寸2.0mm×1.6mm×0.1mm.     

一种7~13 GHz低插损6位数字衰减器

设计了一种基于0.25 μm GaAs p-HEMT工艺的低插损6位数字衰减器。采用Pi型衰减结构与T型衰减结构级联的方式,实现低插入损耗和高衰减精度。采用相移补偿电路减小附加相移,采用幅度补偿电路提高衰减精度。仿真结果表明,在7~13 GHz范围内,该数字衰减器的RMS幅度误差小于0.5 dB,插入损耗小于5.6 dB,10 GHz时1 dB压缩点的输入功率约为29 dBm,附加相移为-7°~+6.5°,输入输出回波损耗小于-11 dB。芯片尺寸为2.50 mm×0.63 mm。     

超低附加相移0.5GHz～18GHz六位数控衰减芯片设计

在简要介绍MMIC技术的基础上论述了使用ADS仿真软件设计超低附加相移0.5GHz～18GHz六位数控衰减芯片的方法。该衰减芯片由相对独立的六位衰减单元级联而成,在0.5GHz～18GHz频带范围内,插入损耗小于5dB,衰减精度不大于±(0.2+10%A)dB;步进为0.5dB;驻波不大于1.5;附加相移不大于±3.5°;电路芯片尺寸为2.4mm×1.2mm×0.1mm。采用TTL电平逻辑控制,开关速度小于20ns。芯片背面既是直流地也是射频地,可广泛用于相控阵系统。     

24~30 GHz高精度低附加相移数控衰减器

基于0.18 μm CMOS工艺,设计并实现了一种5位高精度低附加相移数控衰减器。该衰减器的衰减动态范围为15.5 dB,步进为0.5 dB。采用了T型衰减结构和SPDT型衰减结构的衰减网络。采用了悬浮栅和悬浮衬底,提高了衰减精度,减小了插入损耗。采用了相位补偿网络,有效降低了衰减器的附加相移。测试结果表明,在24~30 GHz频带范围内,衰减步进为0.5 dB,插入损耗小于8 dB,衰减误差均方根(RMS)小于0.45 dB,附加相移小于±5°。芯片尺寸为1.2 mm×0.3 mm。     

(10～20)GHz低附加相移数控衰减器设计

基于GaAs 0.25 μm pHEMT工艺，设计一款高精度、低附加相移数控衰减器。该低附加相移数控衰减器由6位衰减单元级联组成，衰减范围为（0～31.5）dB，步进为0.5 dB。在（10～20）GHz工作频率范围内，衰减器插损小于4.8 dB，所有衰减状态衰减精度不大于±0.5 dB、附加相移不大于±3°，输入驻波系数不大于1.4，输出驻波系数不大于1.5。     

高性能2 ~ 18GHz 超宽带MMIC 6 位数字衰减器

介绍了一种高性能2～18GHz MMIC 6位GaAs PHEMT数字衰减器的设计、制造和测试结果。研制的单片数字衰减器衰减步进为0.5dB;最大衰减范围为31.5dB;参考态插入损耗<5.71dB;所有衰减态的输入、输出电压驻波比<1.8;衰减精度:+2.31dB/-0.51dB;插入相移:+6.28°/-1.53°;64态幅度均方根误差<1.0dB;64态相移均方根误差<1.3°;芯片尺寸:2.89mm×1.22mm×0.1mm。工艺成品率高达85%。     

一款高精度大衰减量单片数控衰减器

介绍了一款高精度大衰减量单片数控衰减器的主要技术指标和设计方法。电路设计基于Agilent ADS微波软件设计环境,采用GaAs HFET工艺技术实现。对开关器件建模流程和数控衰减器电路设计流程分别作了相应的描述。针对不同衰减值的基本衰减位,选择合适的衰减拓扑。通过采用创新的大衰减量衰减结构,既实现了63.5 dB的大衰减量,又满足其衰减精度的要求,还达到了整个单片数控衰减器低插入损耗和高衰减精度的目标。单片电路测试结果为:在3～100 MHz工作频率范围内,插入损耗≤2.2 dB,驻波比≤1.4∶1,衰减范围为0.5～63.5 dB。测试结果表明设计方法有效、可行。电路尺寸为3.5 mm×1.4 mm×0.1 mm,控制电压为0 V和-5 V。     

一种新颖的DC～50GHz低插入相移MMIC可变衰减器

介绍了一种新颖的 DC～ 5 0 GHz低相移、多功能的 Ga As MMIC可变衰减器的设计与制作 ,获得了优异的电性能。微波探针在片测试结果为 :在 DC～ 5 0 GHz频带内 ,最小衰减≤ 3 .8d B,最大衰减≥ 3 5± 5 d B,最小衰减时输入 /输出驻波≤ 1 .5 ,最大衰减时输入 /输出驻波≤ 2 .2 ,衰减相移比≤ 1 .2°/d B。芯片尺寸 2 .3 3 mm× 0 .68mm× 0 .1 mm。芯片成品率高达 80 %以上 ,工作环境温度达 1 2 5°C,可靠性高 ,稳定性好     

A Novel UWB (0.045–50 GHz) Digital/Analog Compatible MMIC Variable Attenuator With Low Insertion Phase Shift and Large Dynamic Range

A novel ultra-wideband (0.045-50-GHz) digital and analog compatible monolithic microwave integrated circuit (MMIC) variable attenuator with a low insertion phase shift and large dynamic range is presented. Based on our special design of both the series metal-semiconductor field-effect transistor (MESFET) and shunt MESFET control feeders, the MMIC possesses the feature of excellent return loss characteristic. Also, phase compensation techniques were used in the MMIC design to reduce the insertion phase shift when the attenuation varies. On-wafer measurement results of the developed MMIC chips in the 0.045-50-GHz band are minimum attenuation 2.0-4.0dB, and maximum attenuation >70dB, input and output VSWRles1.8 for all attenuation states; low maximum insertion phase shift of 0.86lesplusmndeg within 70-dB attenuation range. The chip size is 3.68mm times 1.58mm times 0.1mm     

具有正斜率增益的GaAs MMIC宽带放大器芯片设计

介绍了一种宽带放大器芯片,该放大器的工作频率覆盖了2～12 GHz,采用砷化镓(GaAs)赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)单片电路工艺实现。在一个宽带负反馈放大器的前面集成了一个幅度均衡器,使放大器的增益在整个带内具有7 dB的正斜率,频率低端(2 GHz)增益为3 dB,高端(12 GHz)为10 dB,输入输出电压驻波比为1.6∶1,饱和输出功率为20 dBm,芯片尺寸为2.0 mm×1.5 mm×0.1 mm。详细描述了电路的设计流程,并对最终的测试结果进行了分析。该芯片具有频带宽、体积小、使用方便的特点,可作为增益块补偿微波系统中随着频率升高而产生的增益损失。     

A wide range analog MMIC attenuator with integral 180° phaseshifter

A circuit topology is discussed for achieving a wide-range analog attenuator in MMIC form using enhancement mode FET's by combining it with a 90° phase shift network. By switching the phase shift network between a 90° phase lead high-pass structure and a 90° phase lag low-pass structure, a dual-purpose circuit is formed comprising both a variable attenuation and 180° phase shift function. The approach requires only a single control voltage for the attenuator and achieves an attenuation range of over 30 dB in L-band with less than 10° of phase imbalance over the range. In the low-loss state, the phase shifter achieves a 10° phase balance over a 250 MHz bandwidth with less than 0.3 dB of amplitude imbalance     

基于GaAs PHEMT工艺的60~90GHz功率放大器MMIC

研制了一款60~90 GHz功率放大器单片微波集成电路(MMIC),该MMIC采用平衡式放大结构,在较宽的频带内获得了平坦的增益、较高的输出功率及良好的输入输出驻波比(VSWR)。采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)标准工艺进行了流片,在片测试结果表明,在栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,功率放大器MMIC的小信号增益大于13 dB,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,功率放大器的小信号增益均大于15 dB。载体测试结果表明,栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于17.5 dBm,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,其饱和输出功率可达到20 dBm。该功率放大器MMIC尺寸为5.25 mm×2.10 mm。     

C波段限幅开关集成芯片

采用GaAs p-i-n二极管单片集成工艺技术研制出C波段限幅开关集成芯片,该芯片集成了微波限幅器和单刀单掷(SPST)开关功能,尺寸仅为2.5 mm×1.0 mm。采用偏置相关S参数测试法建立可定标的p-i-n二极管器件模型,精准的器件模型保证集成芯片一次流片成功。实测结果显示,该芯片在5～6 GHz频率范围内插入损耗小于1 dB,隔离度大于50 dB,电压驻波比小于1.5∶1,开关速度小于25 ns,可承受10 W以上的连续波功率。该集成芯片在T/R组件接收通道可替代两只单一功能芯片,有较好的应用前景。     

K波段单片接收机设计

基于0.15μm GaAs PHEMT工艺,设计了一款K波段MMIC接收机,频率覆盖19～26 GHz。在单个芯片内集成了平衡式低噪声放大器、本振驱动放大器、镜像抑制次谐波混频器等电路。在19～26 GHz射频输入带宽内的转换增益为7 dB;噪声系数典型值为4 dB;输入回波损耗-12 dB;镜像抑制15 dB;本振-射频隔离度55 dB。为了降低了芯片成本,采用电磁场仿真软件对电路面积做优化设计,使得芯片面积仅为2 mm×4 mm。此接收机MMIC具有集成度高、可靠性高、体积小等特点,可广泛应用于各种微波通信系统和雷达系统。     

1-18GHz GaAs单片集成电调衰减器

本文叙述了单片宽带GaAs MESFET电调衰减器的设计和制作.单片微波集成衰减器由3个MESFET按T型连接构成,整个芯片的尺寸为1.02×0.72mm.在1～18GHz范围内,插入损耗为2.0～2.7dB,各衰减状态下的输入和输出电压驻波比≤2.0,最大衰减量达20dB.在9GHz下的1dB插入压缩点功率为300mW.