一种螺旋巴伦结构的毫米波二倍频器MMIC设计

基于GaAs肖特基二极管工艺,研制了一款无源毫米波二倍频器单片微波集成电路(MMIC).该电路的拓扑结构包含并联二极管对,输入巴伦和输入、输出匹配电路,其中输入巴伦为螺旋型Marchand巴伦,使电路输入输出端具有奇偶次谐波相互隔离的特点,不仅抑制了输出奇次谐波,而且增加了线间的耦合,显著减小了芯片的面积.在设计软件对电路进行仿真优化的基础上,经过实际流片并对芯片进行了测试,实现了输入功率为15 dBm时,输出频率在44～60 GHz处,输出功率大于-1 dBm,变频损耗小于16 dB,对基波和各次谐波抑制度大于30 dBc的技术指标.芯片实际尺寸为1.45 mm×1.1 mm.     

毫米波GaN基HEMT功率MMIC

基于标准的SiC衬底AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺研制了毫米波段单片微波集成电路(MMIC)芯片.首先采用插入隔离层的方式得到复合沟道AlxGa1-xN/AlN/AlyGa1-yN/GaN HEMT结构.以EEHEMT模型作为粗糙模型,采用神经空间路线图的方法建立了人工神经网络模型,更好地表征了器件特性,提高了模型在毫米波下的精度.基于器件模型,进行了毫米波MMIC的设计,运用网络综合设计出简洁的电路拓扑和最优的宽带性能.芯片工艺采用0.2 μm介质栅场板结构提高器件的微波性能.研制的2级功率MMIC在27～ 30 GHz频段,工作电压25 V时,输出功率大于2.6W,功率附加效率大于15％,功率增益大于9 dB.     

一款毫米波超宽带GaN MMIC低噪声放大器

基于0.15μm GaN HEMT工艺,设计并实现了一款超宽带毫米波GaN低噪声放大器(LNA)微波单片集成电路(MMIC)。该放大器采用4级级联结构,其输入和输出端均采用5阶匹配网络,提高了放大器的匹配带宽;由微带线、短截线和电容组成的无电阻输入匹配网络减小了输入热噪声,优化了电路的噪声系数;在级间匹配网络中引入电阻元件,通过降低Q值扩展电路工作带宽。采用SiC衬底0.15μm AlGaN/GaN HEMT工艺进行流片,在片测试结果表明,在频率14～34 GHz时,该LNA的增益为(18±1)dB、噪声系数小于4.5 dB,在频率为39 GHz时1 dB压缩点输出功率为19 dBm,最大输入承受功率为30 dBm,相对工作带宽大于100%。研制的MMIC LNA面积为1.71 mm²,功耗为1.05 W。     

GaAs PHEMT工艺V波段有源二倍频器MMIC

基于标准GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计了一个输出频率在V波段的有源二倍频器单片微波集成电路(MMIC),实现了高输出功率和良好的谐波抑制特性.芯片内部集成了180°马逊巴伦、对管变频和输出功率放大器等电路.重点优化设计了马逊巴伦的版图结构,在宽带内具有良好的相位和幅度特性;分析了对管变频结构电路的原理,确定其最佳工作电压在压断电压附近;设计了V波段两级放大器电路,对带内信号放大的同时抑制了带外谐波信号,提高了整个倍频器的输出功率.芯片采用微波探针台在片测试,在外加3.5V电源电压下的工作电流为147 mA;输入功率为14 dBm时,在55～ 65 GHz输出带宽内的输出功率为13 dBm;带内基波抑制大于20 dBc,芯片面积为2.1 mm×1.3 mm.此倍频器MMIC可应用于V波段通信系统和微波测量系统.     

毫米波频率综合器研究进展

频率综合器的性能对通信系统有极大的影响,本文简要介绍了频率综合器的基本原理,系统全面地综述了毫米波频率综合器的国内外研究进展,着重报道了单片微波集成电路(MMIC)工艺实现的60GHz锁相频率综合器理论和实验研究最新成果,分析了各种电路实现的优点和不足之处,预测了毫米波频综的发展趋势及相关技术要求,提出了一些有益建议。     

提高砷化镓功率MMIC中电容成品率的研究

金属－绝缘体－金属（ＭＩＭ）电容量影响ＧａＡｓ微波单元集成电路（ＭＭＩＣ）成品率的主要原因之一，ＰＥＣＶＤ氮化硅膜又是影响ＭＩＭ电容质量和成品率的主要因素。本文通过实验和分析，提出了提高氮化硅膜质量和减少薄膜针孔的方法，结果大大提高了ＭＩＭ电容ＧａＡｓＭＭＩＣ的成品率，降低了ＧａＡｓ ＭＭＩＣ的成本。     

微波、毫米波GaN HEMT与MMIC的新进展

综述了近几年微波、毫米波氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与单片微波集成电路(MMIC)在高效率、宽频带、高功率和先进热管理等方面的应用创新进展.介绍了基于GaN HEMT器件所具有的高功率密度和高击穿电压,采用波形工程原理设计的各类开关模式的高效率功率放大器,以及基于GaN HEMT器件的高功率密度、高阻抗的特点与先进的宽带拓扑电路和功率合成技术相结合的宽频带和高功率放大器.详细介绍了微波高端和毫米波段的高效率、宽频带和高功率放大器,多功能电路和多功能集成的GaN MMIC.最后阐述了由于GaN HEMT的功率密度是其他半导体器件的数倍,其先进热管理的创新研究也成为热点.     

宽带毫米波矢量调制器MMIC 设计

矢量调制器由于在毫米波频段内具有的多级幅度和360^o相位控制的特点,在毫米波直接载波调制和相控阵雷达系统应用中具有十分重要的作用。文中采用平衡式矢量调制器结构,对影响该调制器宽带平衡响应的关键参数进行了分析。通过研究Lange 耦合器的耦合系数和均效应管开关管的尺寸对宽带平衡性能的影响,提出了一种宽带矢量调制器的设计方法。基于该设计方法,采用单片电路的实现方式,利用商用砷化镓70 nm mHEMT 工艺设计了一款工作在40 GHz ~80 GHz 的宽带毫米波矢量调制器微波单片集成电路。结果表明:在整个40 GHz 的带宽范围内,所设计的矢量调制器具有优于正负4^o的相位偏差和优于正负0. 4 dB 的幅度偏差。     

V波段3 W GaN功率放大器MMIC

以50 μm厚的SiC为衬底,基于T型栅GaN HEMT工艺技术,设计并制作了一款V波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC).该功率放大器MMIC电路采用三级放大拓扑结构进行设计;采用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配和片上功率合成;采用介质电容和薄膜电阻进行偏置网络设计,实现稳定工作和低损耗输出.经测试,在55～65 GHz频带内,漏极工作电压+20V、栅极工作电压-2.3 V的偏置条件下,在占空比20％、脉宽100 μs脉冲状态时,该功率放大器MMIC的饱和输出功率达到3 W以上,功率附加效率达到22％;连续波状态时,其饱和输出功率达到2.5 W以上,60 GHz时最高功率达到3 W.     

用于被动式毫米波成像的小型化Ka波段接收机

研制了一种工作于Ka波段用于被动式毫米波成像的基于单片微波集成电路(MMIC)的小型化接收机.该接收机主要由毫米波宽带低噪声放大器模块、毫米波小信号二极管检波器和视频放大电路组成.设计、制作、测试了接收机各个组成模块,对接收机的整体特性进行了测试.测试结果表明,该接收机的有效带宽约为7.4GHz、噪声小于3.8dB、增益约为30dB.应用喇叭天线和该接收机获得的一些毫米波图像表明,该接收机可以应用于被动毫米波成像.     

阵列信号频分复用毫米波传输技术

介绍了一种阵列信号频分复用毫米波传输技术.采用分组二次上变频频谱装配频分复用和解复用技术,实现多路阵列信号在一条宽带毫米波链路上进行双向传输.通过设计控制和幅相校正技术保证了阵列信号分量间的良好幅相一致性.完成了30路阵列信号传输设备研制并进行了测试,结果证明了技术方案的可行性.该技术可以应用到多路阵列信号的毫米波传输...     

GaAs微波单片集成电路(MMIC)的可靠性研究

本文介绍了GaAs MMIC的可靠性研究与进展，重点介绍了工艺表征工具（TCV）、工艺控制监测（PCM）和统计工艺控制（SPC）等实现产品高质量、高可靠性和可重复性的可靠性保障技术，为国内GaAs MMIC可靠性研究提供了新的思路。     

基于故障树分析法的GaAs MMIC烧毁失效分析

用故障树分析法对一款高温工作寿命试验过程中烧毁的GaAs功率单片集成电路(MMIC)进行失效分析.故障样品呈现为有源区烧毁,判定由电流过大或过热引起.故障树的顶事件为GaAs功放芯片烧毁,次级因素分为设计缺陷、内部因素及外围因素三个方面.然后列举导致过热或电流过大的情况并建立故障树,通过对故障树中的末级故障逐一排查后,最终定位其烧毁是由栅金属下沉引起.这种故障模式主要出现在长期高温情况下,一般在正常使用过程中不会出现.     

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。     

一款130～140GHz MMIC低噪声放大器

基于90 nm栅长的InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款工作于130 ～140 GHz的MMIC低噪声放大器(LNA).该款放大器采用三级级联的双电源拓扑结构,第一级电路在确保较低的输入回波损耗的同时优化了放大器的噪声,后两级则采用最大增益的匹配方式,保证了放大器具有良好的增益平坦度和较小的输出回波损耗.在片测试结果表明,在栅、漏极偏置电压分别为-0.25 V和3V的工作条件下,该放大器在130～ 140 GHz工作频带内噪声系数小于6.5 dB,增益为18 dB±1.5 dB,输入电压驻波比小于2:1,输出电压驻波比小于3:1.芯片面积为1.70 mm×1.10 mm.该低噪声放大器有望应用于D波段的收发系统中.     

基于RC-CR多相网络的镜频抑制接收机MMIC

基于RC-CR多相网络技术研制了一款S波段镜频抑制接收机单片微波集成电路(MMIC),在MMIC芯片上集成S波段低噪声放大器(LNA)、差分IQ混频器、本振(LO)驱动放大器、RC-CR多相网络滤波器等电路单元,实现了S波段单片镜频抑制接收机,解决了镜频接收机小型化的问题.电路、电磁场软件仿真以及采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺流片后的结果表明,在S波段实现了噪声系数小于1.8 dB,增益大于12 dB,中频(150±5) MHz带内镜频抑制大于35 dBc的技术指标.MMIC的芯片尺寸为4.8 mn×2.5 mm×0.07 mm.此镜频抑制接收机MMIC具有指标优异、体积小、集成度高的特点,可广泛用于各种需小型化的相控阵雷达和通信系统中.