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.     

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。     

一种晶圆级封装的MEMS数控衰减器

设计实现了一种晶圆级封装的三位MEMS数控衰减器，工作频段DC～15 GHz，衰减范围0～35 dB，步进5 dB。衰减器采用MEMS工艺实现，信号传输采用共面波导（CPW）结构，6个直接接触式悬臂梁MEMS开关对称放置实现不同衰减量的切换，每个开关带有三个触点，电阻网络采用T型结构，整个衰减器实现晶圆级封装。测试结果显示，DC～15 GHz频段内实现了8个衰减态，衰减器插入损耗小于1.7 dB，回波损耗小于-15 dB，衰减平坦度小于±5%，功耗几乎为零。芯片尺寸为2.7 mm×2.7 mm×0.8 mm。     

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。     

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。     

用于X波段相控阵系统的高线性度低附加相移数字衰减器设计

设计了一款应用于X波段相控阵系统的6位数字衰减器,该衰减器具有高线性度和低附加相移的特点。对常规开关Pi型衰减器的附加相移和线性度进行了分析,通过电感和电容补偿技术,实现了在宽带频率范围和不同衰减状态下都具有低的附加相移。此外,利用浮动衬底技术来实现较高的线性度。该衰减器基于0.13μm的BiCMOS工艺设计。仿真结果显示该衰减器的插入损耗为6.67dB,10GHz下在最小衰减和最大衰减处的1dB压缩点输入功率分别为15.5dBm和10dBm。     

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.     

串转并数控集成宽带幅相控制MMIC

基于NEDI 0.15μm E/D GaAs PHEMT工艺,研制出了一款集成了6位移相器、6位衰减器和24位串转并数字驱动器的X-Ku波段宽带幅相控制多功能芯片。其中衰减器采用了电容补偿T型开关衰减结构和电感校正π型开关衰减结构,具有衰减精度高和相位变化小等优点。24位串转并数字电路极大地减少了MMIC控制线的数目,且具有存储两个控制码的能力。测试结果表明:在8~18GHz频带内,插入损耗为-9.8~-12.2dB,移相误差均方根值(RMS)小于8°,移相幅度均衡小于±1.2dB。衰减误差RMS小于1.2dB,衰减附加相移RMS小于6°,输入输出驻波小于1.8。24位串转并数字电路时钟频率为17 MHz,高低电平的阈值电压分别为3.6V和3.4V。     

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．     

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。     

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%。     

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.     

MMIC芯片衰减器的设计与检测

本文提供了一种单片微波集成电路(MMIC)芯片衰减器,采用氮化钽薄膜作为电阻材料,利用嵌套掩膜刻蚀技术将芯片衰减器结构一层一层套刻在陶瓷基片上。主要研究了利用氮化钽薄膜电阻制作芯片衰减器的优点,结合HFSS仿真软件,建立3 dB和10 dB芯片衰减器的有限元模型,并对实物产品进行测试验证。试验结果表明:3 dB芯片衰减器在DC～20 GHz工作频率内有较好的衰减响应,回波损耗在整个宽频带内都小于-20 dB,衰减量偏差在DC～12 GHz工作频率内小于±0.3 dB。10 dB芯片衰减器在DC～20 GHz工作频率内也有较好的衰减响应,回波损耗在整个宽频带内都小于-19 dB,衰减量偏差在DC～12 GHz工作频率内小于±0.35 dB。     

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°。     

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。     

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。     

一款DC～40GHz六位数控衰减器芯片设计

针对微波通信等领域的整机系统对超宽带数控衰减器的需求,采用GaAs pHEMT 0.15μm工艺研制了一款DC～40 GHz带数字驱动的6位数控衰减器芯片.衰减器电路采用6个基本衰减单元级联结构,每个衰减单元采用合适的电路拓扑,通过合理优化后,实现了低插入损耗、高衰减精度、低衰减附加相移和小尺寸的目标.由芯片在片测试结...     

0.5μm GaAs PHEMT数字衰减器设计

采用0.5μm GRAs PHEMT工艺设计了两款工作于1～4 GHz的数字衰减器.一款为选择式衰减器,衰减量0.5 dB和15dB,插入损耗≤1 dB,所有衰减状态的输入输出驻波比≤1.7;另外一款为3 bit数字衰减器.衰减步进0.8 dB.最大衰减量5.6 dB,插入损耗≤1 dB,所有衰减状态的输入输出驻波比≤1.8,相对于参考态,衰减态的插入相移在-3°～2°之间.     

一种基于相移补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片

提出了一种基于衰减器附加相位补偿技术的Ka波段四通道幅相控制芯片,采用有源矢量合成移相器和无源衰减器进行高精度幅相控制,每个通道由功率放大器、有源移相器、无源衰减器、功分器等单元构成。提出了一种新颖的基于可调谐补偿电容阵列的相移补偿技术,实现了较低的衰减附加相移。测试结果表明,通道增益大于24 dB,带内增益平坦度小于2 dB,输出1 dB压缩点大于10 dBm,发射效率大于12%@P_1dB,6位RMS移相精度小于2°,5位RMS衰减精度小于1 dB,衰减相位误差小于4°。