4×25Gb/s电吸收调制器与DFB激光器集成光源阵列封装方案研究

对应用于4×25 Gb/s电吸收调制器与DFB激光器集成光源阵列的微波传输线进行了设计.通过有限元法仿真,确定其最优结构.经优化后,采用引脚封装的多路传输线在30 GHz以内的传输损耗低于0.5 dB,反射系数低于-13 dB,并有效抑制了相邻信道间的串扰.对集成光源阵列的封装方案进行了研究,提出了一种合理高效的封装方案.     

1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅的研制

采用高精度光刻版、PECVD材料生长、反应离子刻蚀和端面8. 角抛光等技术,设计并研制了1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅. 研制的AWG芯片,其相邻通道引起的通道串扰小于-28dB,非相邻通道引入的串扰小于-35dB. 通道的插入损耗在进行光纤耦合封装后进一步提高,平均损耗约为4.9dB,不均匀性约为1.72dB.     

1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅的研制

采用高精度光刻版、PECVD材料生长、反应离子刻蚀和端面8°角抛光等技术,设计并研制了1×32硅基二氧化硅阵列波导光栅.研制的AWG芯片,其相邻通道引起的通道串扰小于-28dB,非相邻通道引入的串扰小于-35dB.通道的插入损耗在进行光纤耦合封装后进一步提高,平均损耗约为4.9dB,不均匀性约为1.72dB.     

基于氮化铝技术的表贴型微波封装

采用氮化铝多层布线技术,运用垂直过渡方式实现微波信号从基板底部到表面的信号传输,完成表贴式微波封装设计。在DC-18GHz内,该表贴互连反射损耗小于-15dB,插入损耗小于1.0dB。采用该技术封装了6～18GHz宽带放大器,封装尺寸为5mm×5mm×1.2mm,频带内反射损耗小于-10dB,增益15dB,平坦度小于1dB;另外还封装C波段5W功率放大器,封装尺寸为8mm×8mm×1.2mm,带内增益大于25dB,反射损耗小于-10dB,饱和输出功率37dBm,效率35%。采用技术的表面贴装放大器性能上能够满足微波通信、雷达应用,可用回流焊安装,适合规模生产。     

4×4热光SOI波导开关阵列

设计并制作了阻塞型和完全无阻塞型4×4热光SOI(silicon-on-insulator)波导开关阵列。开关单元采用了多模干涉耦合器(MMI)-MZI(Mach-Zehnder interferometer)结构的2×2光开关。阻塞型光开关附加损耗为4.8～5.4dB,串扰为-21.8dB～-14.5dB。完全无阻塞型光开关阵列附加损耗为6.6～9.6dB,串扰为-25.8～-16.8dB。两者的消光比都在17～25dB内变化,开关单元功耗小于230mW。器件的开关时间小于3μs。功耗和开关速度都明显优于SiO2基和聚合物基的开关阵列。     

光开关串扰及其对光控相控阵列系统的影响研究

建立了光开关时延波束形成网络中光开关串扰和光控相控阵列的模型,在此基础上,通过计算机数值仿真,研究了光开关串扰对光控阵列方向图,包括最大值指向偏移、旁瓣电平的影响以及对阵列接收的线性调频(LFM)雷达信号的脉冲压缩的影响。仿真结果表明光开关的串扰比应小于20dB。     

一种应用于12 GHz的AlN多层陶瓷外壳

以AlN材料为陶瓷基材,采用陶瓷绝缘子的射频传输端口结构及陶瓷焊球阵列封装形式,结合多层陶瓷加工工艺,设计并制备了一款可封装多个芯片的X波段AlN陶瓷外壳。采用应力仿真软件对外壳进行结构设计,利用电磁仿真软件对该外壳的射频端口进行仿真优化。采用微带线直接穿墙形式,设计了共面波导-带状线-共面波导的射频传输结构,并与陶瓷外壳进行一体化设计和制作。利用GSG探针对外壳样品进行测试,实测结果表明,在0~12 GHz频段内,外壳射频端口的插入损耗不小于-0.5 dB,回波损耗不大于-15 dB,AlN一体化外壳尺寸为10.25 mm×16.25 mm×4 mm,可广泛应用于高频高速信号一体化封装领域。     

基于各向异性导电胶的板间垂直互连研究

提出一种基于各向异性导电胶(ACA)的封装方法,即利用ACA实现介质基板之间垂直互连过渡。该方法与传统的锡铅焊料工艺相比,ACA板间互连工艺具有互连距离短、固化温度低、工艺流程简单、绿色环保等特点。测试结果表明,ACA在垂直互连过程中拥有良好的微波传输性能。在0.1~19.0GHz内,回波损耗小于-10dB,插入损耗小于1.5dB;在26~30GHz频段范围内,回波损耗小于-10dB,插入损耗小于3dB。测试结果与电磁仿真结果吻合。     

用于FBG解调的AWG芯片的设计、仿真与制备

设计、仿真并制备了一种用于光纤布拉格光栅(FBG)解调的阵列波导光栅(AWG)芯片。该芯片基于SOI衬底进行制备,并在AWG的输入/输出波导、阵列波导与平板波导之间采用双刻蚀结构进行优化。经仿真,该AWG的插入损耗为1.5dB,串扰小于 -20dB,3dB带宽为1.5nm。优化后的AWG芯片采用深紫外光刻技术、电感耦合等离子体等技术制备。经测试,该AWG的插入损耗为3dB,串扰小于 -20dB,3dB带宽为2.3nm。搭建了基于该AWG的解调系统,解调实验结果表明,该系统在0.8nm范围内的解调精度可达11.26pm,波长分辨率为6pm。     

平面光路中交叉波导的损耗和串扰研究

在大规模平面光路器件的布版中不可避免地会发生光波导交叉情况,交叉波导引入的损耗和串扰随交叉角度的变化而变化.文章围绕这个问题制作了硅基二氧化硅交叉波导样品并进行了损耗及串扰测试,结果表明,采用大于25°的交叉角度,可使每个交叉点的损耗小于0.1dB,串扰小于-40dB,满足器件的设计要求.     

High-frequency, low-crosstalk modulator arrays based on FTC polymersystems

A novel electro-optic polymer Furan TetraCyano Indane (FTC) has been utilised in the fabrication of low V_π, high-speed travelling-wave Mach-Zehnder modulator arrays. The modulators were realised with microstrip transmission lines that were optimised resulting in a line loss of 3.64 dB/cm at 40 GHz. Mach-Zehnder modulators based on this design with 1.6 cm interaction length resulted in devices with V_π<5 V and a reasonably fiat frequency response up to 40 GHz. Electrical crosstalk measurements were also conducted on adjacent modulators separated by 400 μm in a modulator array. Without the implementation of any crosstalk reduction techniques, the measurement results indicated a crosstalk level of <-40 dB in the frequency band between 0 and 40 GHz. These impressive results were a consequence of the low dielectric constant of the polymer material at microwave frequencies and of the small lateral dimensions of the microstrip lines     

基于微机械工艺的60 GHz波束扫描天线阵

提出了一种应用于高速率无线通信的基于微机械工艺的波束扫描天线阵.基于微机械工艺的空气填充的同轴线结构能提供低损耗的矩形微同轴传输线和馈电网络设计.设计的传输线仿真和测试插入损耗均小于0.18 dB.仿真和测试结果吻合良好.波束扫描天线阵的尺寸为17.5×14.5×0.42 mm3, -10 dB带宽为10 GHz(55~65 GHz), 其带宽覆盖60 GHz标准的全频段.波束扫描角度分别为±35°和±11°.在60 GHz中心频点, 增益分别为11.8 dBi和12.1 dBi.     

A Compact Ka-Band Planar Three-Way Power Divider

A Ka-band planar three-way power divider which uses the coupled line instead of the transmission line is proposed to reduce chip size. The proposed planar topology, different from the conventional Wilkinson power divider, is analyzed and can provide not only compact but also dc block characteristics, which are very suitable for monolithic microwave integrated circuit applications. The divider implemented by a pHEMT process shows an insertion loss less than 5.1 dB and an output isolation better than 17 dB. A return loss less than 18 dB and a phase difference of 4.2deg at 30 GHz can be achieved. Finally, good agreements between the simulation and experimental results are shown.     

一个微波小型化超宽带高功率分配网络

为了实现微波功率分配领域对超宽带和高功率的双重应用需求,本文呈现了一个小型化超宽带高功率的悬置带线四路功率分配网络。它采用了一种超宽带功率分配结构,避免了传统Wilkinson电路带宽限制,并结合了低阻抗集成传输线的高功率容量的特点,具有小型化、超宽带、高功率、低插损的特点。仿真设计结果表明：在2-18GHz频段内,该结构的插入损耗小于0.6dB,回波损耗优于9.5dB（在2.75-18GHz内回波损耗优于15dB）,端口幅度差小于0.1dB,相位差小于1度。     

阶跃阻抗同轴介质滤波器的研究

为了有效减小均匀阻抗同轴滤波器的尺寸,并优化性能参数,设计了阶跃阻抗同轴滤波器。该滤波器基于一种BaO-Nd2O3-Sm2O3-Al2O3-TiO2(BNSTA)五元系高介电常数、低损耗、近零温度系数的微波介质材料,提出阶跃阻抗同轴滤波器的设计流程和方案,采用HFSS高频仿真软件对该滤波器的传输特性进行了整体仿真。结果表明所制滤波器通带特性优异:中心频率为2.01 GHz,带宽为15 MHz,插入损耗小于1.15 dB,带内纹波为0.23 dB。     

Accurate RF electrical characterization of CSPs using MCM-D thin film technology

The thin film multilayer multichip module-deposited (MCM-D) technology of IMEC is used for characterising the RF electrical performance of two types of chip scale packages (CSPs). The measurement technique called MCM-on-package-on-MCM (MoPoM) enables accurate measurements and de-embedding in the gigahertz (GHz) range of frequencies. Wafer processing of the MCM-D technology allows for several design structures to be integrated on a single mask. The packages chosen are a 120-pin plastic ball grid array (PBGA) and an 80-pin polymer stud grid array (PSGA). Lumped element models extracted from measurements and three-dimensional simulations show good agreement with the measurements up to 6 GHz for the BGA and the PSGA. The electrical performance of the packages is compared at 1.8 GHz (GSM), 2.4 GHz (Bluetooth), and 5.2 GHz (HiperLAN) and at 5.2 GHz both the packages exhibit a return loss of lower than -10 dB and hence cannot be used in most cases without design improvement. We also show that the influence of encapsulant is significant while transmission line detuning due to the package is not significant at microwave frequencies. We also briefly mention about the crosstalk effects. We demonstrate the significant degradation in the performance of a 5.2 GHz MCM-D low noise amplifier (LNA) after packaging. A significant improvement in package performance is observed by conjugate matching the package interconnects.     

微波裸芯片临时封装夹具微波信号传输的优化

微波传输线是微波系统的重要组成部分。随着微波系统向高频化方向发展,传输线中的不连续带来的信号完整性问题越发凸显并受到广泛的关注。针对微波裸芯片临时封装夹具系统,设计了适合2~6 GHz频段的微波传输线,通过三维电磁仿真软件(HFSS)对传输线的传输性能进行了仿真验证;并由先进设计系统(ADS)软件提取了临时封装夹具中微波传输路径的等效RLC电路参数模型。最终得到的传输结构S11小于-15 dB,S21大于-1 dB,符合良好匹配传输线的要求。     

串扰耦合的低频分析有效性及阻抗特性研究

从传输线模型出发，分析了二平行直导线间串扰的低频模型有效性，得出允许3dB误差的条件下，低频模型在工程计算串扰中的电学短线和频率足够小的具体限值；同时分析了端接阻抗大小对串扰耦合的影响。对电磁兼容性中的串扰耦合的工程应用有实际指导和参考意义。