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。     

Q波段双通道幅度控制多功能芯片

设计了一款Q波段的双通道多功能单片电路,其内部集成了威尔金森功分器、六位0.5 dB步进数控衰减器和单刀双掷开关。在设计过程中,开关单元电路采用三级并联结构,有效降低电路插入损耗,提高隔离度;数控衰减器单元采用多节并联T型结构,改善高频段插入损耗和衰减精确度指标。通过以上设计方法,该单片电路在40~50 GHz插入损耗为10 dB,隔离度为26 dB;能够实现幅度控制步进0.5 dB,最大衰减量31.5 dB。     

(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。     

一种X波段低附加相位的6位单片数控衰减器

提出了一种X波段低附加相位的6位单片数控衰减器。采用一种改进型开关T型衰减网络,实现了2 dB与4 dB的衰减位。网络在整个带宽内具有良好的附加相位特性。其他各衰减位采用了基于传输线的相位补偿结构。该6位单片数控衰减器基于0.25 μm GaAs工艺进行流片与验证,芯片面积为(2.2×1.4) mm²。测试结果表明,在整个带宽内,该数控衰减器的插损小于4.1 dB,输入输出回波损耗小于-10.7 dB,RMS幅度误差小于0.26 dB,RMS相位误差小于2.4°。     

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。     

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。     

5～40GHz CMOS衰减器的设计与实现

基于GF 8HP 0.12 μm BiCMOS工艺设计并实现了一款应用于相控阵系统的具有低幅度均方根(RMS)误差的单片集成5～40 GHz5 bit数控衰减器.该衰减器采用桥T和单刀双掷(SPDT)开关结构,其中的NMOS开关管通过采用体端悬浮技术,改善了衰减器在全部衰减态下插损的平坦度,降低了衰减器的插损,提高了衰减器的线性度.测试结果显示,在5 ～ 40 GHz频段内,该5 bit数控衰减器的插损最小值为5.7 dB,最大值为14.2 dB,幅度均方根误差小于0.39 dB,相移均方根误差小于5.7°,1 dB压缩点输入功率大于+11 dBm,芯片核心面积为0.86 mm×0.39 mm.     

10.4~28 GHz的超宽带6位数字衰减器设计

基于中芯国际40 nm CMOS工艺设计并实现了一种超宽带6位数字衰减器,其工作频率为10.4～28 GHz。该衰减器采用内嵌式开关型结构,6位衰减单元的设计采用T型、桥T型和π型三种拓扑结构。该6位衰减器可以实现0.5 dB的衰减步进,31.5 dB的动态衰减范围。采用大衰减量幅度补偿电路和高匹配特性的衰减位级联结构,衰减器在10.4～28 GHz的频段范围内具有平坦的64态衰减量,衰减器的整体前仿真插入损耗为1.73～2.08 dB,后仿真插入损耗为4.32～6.31 dB,64态的输入输出回波损耗均小于-10 dB。     

Ku波段SiGe幅相多功能芯片设计

幅相多功能芯片是相控阵雷达的关键部件。为了降低前端收发组件的尺寸和成本,本文采用0.13μm SiGe BiCMOS工艺设计了一款Ku波段幅相多功能芯片,单片集成了接收通道和发射通道,芯片面积2.5 mm×4.5mm。研制的多功能芯片的接收通道含前端低噪声放大器、六位数控衰减器、驱动放大器、单刀双掷开关、六位数控移相器;发射通道含六位数控移相器、单刀双掷开关、驱动放大器、中功率放大器。此外,为了进一步提高芯片的集成度,采用片上集成的电源管理单元和数字逻辑单元实现电源电压变换、衰减器和移相器的逻辑控制以及收发通道切换等功能。实测结果表明:在f1~f2(1GHz带宽)频带内,实现了发射增益17dB,发射功率(Psat)21.7dBm;接收增益-3dB,接收输入功率(P-1)-8.5dBm,接收噪声系数6.5dB;5.625°移相步进,移相精度(RMS)4.5°;0.5dB衰减步进,衰减精度(0.3dB+7%AS)。     

Ku波段6bit数字衰减器MMIC的小型化设计

基于0.25μm GaAs增强/耗尽(E/D)型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6 bit并行驱动器的数字衰减器单片微波集成电路(MMIC)。该衰减器采用T型衰减网络结构,不仅缩小了芯片面积,并且可实现较好的衰减精度和衰减附加相移。芯片在片测试结果表明,在-5 V电源电压下驱动器的静态电流为1.8 mA,响应速度为25 ns。在9~18 GHz频率范围内,衰减器芯片的插入损耗不大于3.6 dB,均方根衰减精度不大于0.7 dB,衰减附加相移为-2°~4°,输入电压驻波比(VSWR)不大于1.25∶1,输出VSWR不大于1.5∶1。芯片尺寸为1.6 mm×0.6 mm×0.1 mm。该电路具有响应速度快、功耗低、面积小、衰减附加相移小等优点,可广泛应用于通信设备和微波测量系统中。