X波段GaN MMIC低噪声放大器设计

采用SiC衬底0.25 μm AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款X波段GaN单片微波集成电路(MMIC)低噪声放大器(LNA).放大器采用三级级联拓扑,第一级采用源极电感匹配,在确保良好的输入回波损耗的同时优化放大器噪声系数;第三级采用电阻电容串联负反馈匹配,在尽量降低噪声系数的前提下,保证良好的增益平坦度、输出端口回波损耗以及输出功率.在片测试表明,在10 V漏级电压、-2 V栅极电压偏置下,放大器静态电流为60 mA,8～12 GHz内增益为22.5 dB,增益平坦度为±1.2 dB,输入输出回波损耗均优于-11 dB,噪声系数小于1.55 dB,1 dB增益压缩点输出功率大于11.9 dBm,其芯片尺寸为2.2 mm×1.1 mm.装配测试表明,噪声系数典型值小于1.6 dB,可承受33 dBm连续波输入功率.该X波段GaN低噪声放大器与高功率放大器工艺兼容,可以实现多功能集成,具有广阔的工程应用前景.     

W波段三路合成GaN功率放大器MMIC

基于GaNHEMT工艺,研制了一款W波段功率放大器MMIC.利用Lange耦合器将3个饱和输出功率大于1 W的单元电路进行三路片上功率合成来实现该功率放大器MMIC.该芯片的制作采用了 0.1 μm T型栅GaN HEMT技术,衬底为50 μm厚的SiC.芯片为三级级联拓扑结构,采用高低阻抗传输线、介质电容等进行匹配和偏置电路设计,实现低损耗输出,芯片尺寸为3.37 mm×3.53 mm×0.05 mm.测试结果表明,在漏源工作电压15 V、88～92 GHz频率范围内,该MMIC的线性增益大于15 dB,饱和输出功率大于3W.该MMIC具有功率大、输入输出回波损耗小及应用范围广的优势.     

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.     

X-波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

<正>AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)以其高输出功率密度、高电压工作和易于宽带匹配等优势将成为下一代高频固态微波功率器件。微波功率器件主要有内匹配功率管和功率单片微波集成电路(MMIC)两种结构形式,功率MMIC尽管其研制成本相对较高,但功率MMIC可实现宽带匹配,同时功率MMIC的体积较内匹配功率管小得多,是满足诸如X     

基于GaN HEMT工艺的高功率宽带6 bit数字移相器

基于GaN HEMT工艺研制了一款8～12.5 GHz宽带6 bit数字移相器.通过采用优化的宽带拓扑和集总元件,以及在片上集成GaN并行驱动器,提高了移相精度,缩小了芯片的尺寸,减少了控制端数量.测试结果表明,在8～12.5 GHz频带内,全部64个移相状态下,插入损耗小于11 dB,输入回波损耗小于-14 dB,输出回波损耗小于-16 dB,移相均方根误差小于1.8°,幅度变化均方根误差小于0.5 dB.在8 GHz频率下,1 dB压缩点输入功率高达33 dBm.芯片尺寸为5.05 mm×2.00 mm×0.08 mm.     

X-波段AlGaN/GaN HEMT 功率MMIC

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)以其高输出功率密度、高电压工作和易于宽带匹配优势将成为下一代高频固态微波功率器件.     

X-波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)以其高输出功率密度、高电压工作和易于宽带匹配等优势将成为下一代高频固态微波功率器件.微波功率器件主要有内匹配功率管和功率单片微波集成电路(MMIC)两种结构形式,功率MMIC尽管其研制成本相对较高,但功率MMIC可实现宽带匹配,同时功率MMIC的体积较内匹配功率管小得多,是满足诸如X波段TlR组件应用不可或缺的结构形式.功率MMIC的结构形式主要有微带和共面波导(CPW)两种,相比于CPW结构,微带结构的MMIC芯片面积更小,特别是对于大栅宽器件,微带结构的通孔接地更有利于寄生参量的减小,有利于提高MMIC的性能,因此微带结构也是应用更为广泛的MMIC结构形式.     

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。     

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．     

内置驱动器的六位GaAs PHEMT宽带单片数控衰减器

采用增强/耗尽型(E/D)结构的赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术,研制开发的砷化镓MMIC单片六位数字控制衰减器,具有衰减精度准确、承受功率大、线性度高等特点,并且集成了驱动器,使得输入信号控制线减少了一半,大大减少了系统布线的难度。产品由GaAsPHEMT标准工艺线加工。测试结果表明,在0.05～3.0GHz带内,插入损耗≤2.3dB@3GHz,带内输入输出驻波比≤1.5,衰减精度在±(0.3dB+3%)以内,1dB压缩功率点达到了27dBm,IP3超过了+45dBm。     

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。     

DC～20 GHz宽带单片数控衰减器

介绍了五位数控衰减器单片电路的主要技术指标和设计方法.电路设计基于ADS微波设计环境,采用GaAs PHEMT工艺技术实现.利用版图电磁仿真验证技术,实现了全态附加相移小的目标.工作频率为DC～20 GHz,全态衰减附加相移小于等于±3°,驻波比≤1.5:1.通过设计结果和测试结果对比,表明本单片的设计方法可行.最终,单片电路流片一次成功,实现了设计目标.电路尺寸为2.7 mm × 1.4 mm×0.1 mm,控制电压为0 V和-5 V,无直流功耗.     

一种X波段GaAsMMIC五位数字衰减器

数字衰减器在现代通信系统和电子设备中有着广泛的应用.GaAs MMIC数字衰减器由于其体积小、重量轻、低功耗、可靠性高、一致性好、抗辐射性能好等显著特点而更受欢迎.南京电子器件研究所业已研制出一种X波段GaAs MMIC数字衰减器,并获得优异电性能.     

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。