小型化高阻带抑制声表面波滤波器组件设计

基于声表面波(SAW)滤波器技术,采用两级滤波器级联、滤波器环绕开关、多通道抗干扰布局等方法,实现了一种小型化、高阻带抑制组件的研制。实验结果表明,研制的多通道滤波组件尺寸为18 mm×15 mm×5 mm,其-3 dB带宽大于48 MHz,插入损耗小于7 dB,带内幅度波动小于1.5 dB,近端阻带抑制大于70 dBc,具有很好的实用性。     

基于垂直互连技术的上下变频多芯片模块

采用垂直互连技术研制了一种X波段上下变频多芯片模块,实现了微波单片集成电路和介质基板在三维微波互连结构中的平稳转换、保证了微波信号的有效传输.简要分析了垂直互连对微波传输的影响和解决方法,应用微波仿真软件建立了互联结构的三维电磁场模型,对垂直互连结构进行了仿真优化.实测结果和仿真结果吻合良好.最后在较小尺寸盒体内实现了上变频链路、下变频链路、电源管理、TTL检测四个功能.模块测试结果表明,下变频链路的变频增益大于51 dB,噪声系数小于6 dB,杂散抑制小于65 dBc;上变频链路的变频增益大于9 dB,1 dB压缩点输出功率大于11 dBm,杂散抑制小于55 dBc;模块尺寸为80 mm×42 mm×15 mm,达到了小型化设计要求.     

W波段集成化收发组件设计北大核心CSCD

基于混合微波集成电路技术(HMIC)设计了一种W波段小型化高频收发组件。该收发组件由固态发射机、环形器和接收机三部分组成。发射支路输入信号经过倍频放大后进入二选一开关,输出到天线自检口或经由环形器输出。为了实现高输出功率,该组件采用功率合成的设计思想,通过3 dB波导桥结构实现对两路功放的合成,解决了单个单片功率放大器的输出功率有限的问题。所设计的收发组件整体尺寸为125 mm×90 mm×26.5 mm。实测结果表明,在90~96 GHz工作频带范围内,遥测电压4.23 V。该收发组件的发射部分输出功率范围为33.6~35.4 dBm,开关隔离度大于110 dB;接收部分增益范围为30.2~33 dB,噪声系数小于6.5 dB。该组件具备良好的射频性能,同时实现了高集成度、大功率、高增益、高隔离度的要求。     

Ka波段LTCC曲折带状延迟线组件

提出了一款工作在Ka波段的6位开关延迟线组件,基于低温共烧陶瓷(LTCC)工艺,采用曲折带状线结构设计,实现了组件的小型化,同时显著减小了延迟线组件的色散。组件尺寸为84mm×47mm×15mm,可产生最大63λ的延迟量。测试结果表明,该6位延迟线组件在34.1~34.3GHz的工作频带内,输入输出驻波小于2,相位线性度小于20°,插入损耗小于36dB,带内损耗波动小于3dB。     

Ka波段LTCC曲折带状延迟线组件北大核心CSCD

提出了一款工作在Ka波段的6位开关延迟线组件,基于低温共烧陶瓷(LTCC)工艺,采用曲折带状线结构设计,实现了组件的小型化,同时显著减小了延迟线组件的色散。组件尺寸为84mm×47mm×15mm,可产生最大63λ的延迟量。测试结果表明,该6位延迟线组件在34.1~34.3GHz的工作频带内,输入输出驻波小于2,相位线性度小于20°,插入损耗小于36dB,带内损耗波动小于3dB。     

基于GaAs PHEMT工艺的Ka波段三通道开关滤波器

基于0.15μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计了一款22～42 GHz的宽带三通道开关滤波器芯片。该开关滤波器由单刀三掷开关、带通滤波器、控制电路构成。开关采用场效应晶体管(FET)串并结合结构实现。带通滤波器采用梳状结构，一端加载金属-绝缘体-金属(MIM)电容实现。芯片集成了2∶4线译码器作为控制电路，实现通道的选择和切换。芯片尺寸为3.0 mm×2.4 mm×0.1 mm。测试结果表明，三个通道的插入损耗均小于8.5 dB,带内回波损耗均小于-10 dB,带外衰减均大于40 dB。该开关滤波器芯片具有插入损耗小、隔离度高、集成度高、阻带宽的特点。     

91～98GHz集成单刀单掷开关设计

为解决W波段接收机保护开关和发射机调制开关芯片问题,本文基于0.1mm厚50.8mm(2英寸)熔制石英薄膜电路工艺,研制出了W波段PIN二极管SPST开关准单片。为了考察开关性能的一致性,随机抽取了5个SPST开关作了测试,在91~98GHz频率范围内,开关插损典型值1.0dB,不一致性小于0.45dB;91~98GHz测得开关隔离典型值25dB,不一致性小于5dB,92.5~94.5GHz隔离典型值32dB;开关响应时间、导通时间、关断时间、恢复时间分别小于18、20、10和18ns;开关尺寸2.8mm×2.6mm。其作为接收保护开关和发射调制开关可集成应用于W波段收发组件中。     

隔离度大于95dB的Ku波段微带型开关

研究了具备高隔离度性能的Ku波段基于PIN二极管的微带型开关电路,通过采用含有多个子单元电路的拓扑结构以及合理优化子单元电路参数,解决了微带型开关在微波频段难以实现高隔离度的难题.所研制的开关电路在15.75～16.25GHz频段范围内.隔离度大于95dB,插入损耗小于4dB,输入端S11均小于-12dB,输出端S22均小于-20dB,电路体积仪为34mmX 11mm×5mm.     

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。     

基于LTCC技术的表贴式微波模块设计

给出了一种新型无引线表贴式微波模块设计方法。采用LTCC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,完成表贴式互连结构设计。在DC-18GHz内,该表贴互连驻波小于1.5,插入损耗小于1.5dB(含测试盒插入损耗)。在此基础上设计、制作了一款表贴式X波段有源多功能模块,在9～10GHz内,测得噪声系数小于4dB,输出功率大于21dBm。尺寸仅为13×13×4.5mm3,重量小于3g。     

宽带GaAsFET微波单片集成单刀双掷开关

本文报道了一种采用串、并联ＦＥＴｓ结构的ＧａＡｓＭＭＩＣ单刀双掷开关。芯片尺寸为０．９７＊１．２３ｍｍ．在ＤＣ－１０ＧＨＺ频率范围内，插入损耗小于２．２ｄＢ，隔离度大于３２ｄＢ，反射损耗大于１２ｄＢ，并关时间小于１ｎｓ，在５ＧＨＺ下的功率处理能力大于２０ｄＢｍ。此开关具有极低的直流功率耗散。     

具有正斜率增益的GaAs MMIC宽带放大器芯片设计

介绍了一种宽带放大器芯片,该放大器的工作频率覆盖了2～12 GHz,采用砷化镓(GaAs)赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)单片电路工艺实现。在一个宽带负反馈放大器的前面集成了一个幅度均衡器,使放大器的增益在整个带内具有7 dB的正斜率,频率低端(2 GHz)增益为3 dB,高端(12 GHz)为10 dB,输入输出电压驻波比为1.6∶1,饱和输出功率为20 dBm,芯片尺寸为2.0 mm×1.5 mm×0.1 mm。详细描述了电路的设计流程,并对最终的测试结果进行了分析。该芯片具有频带宽、体积小、使用方便的特点,可作为增益块补偿微波系统中随着频率升高而产生的增益损失。     

应用SIP技术的宽带板间垂直互连结构

提出了一种应用SIP技术的宽带低损耗板间垂直互连结构。采用BGA作为上下两层基板微波互连的通道,利用多层PCB技术设计并研制了一个DC-20 GHz板间三维垂直互连过渡结构,该结构在20 GHz内,回波损耗小于-12 dB,插损小于1 dB,该板间过渡结构尺寸为9.2 mm×4 mm×0.8 mm。同时提出了该种过渡结构等效电路模型,仿真结果与实测结果吻合较好。     

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。     

小型化高集成宽带光收发组件

当前分立光子器件的体积和成本严重制约着微波光子技术在雷达系统中的应用。受限于当前的集成能力和材料体系,微波光子单片集成芯片短时间内难以实现工程应用。为满足雷达等应用场景对高集成微波光子器件的迫切需要,研制了一种新型小型化高集成光收发组件。该组件采用光电异构集成封装技术,将MZM调制器芯片、微波芯片、探测器芯片以及光环形器、波分复用器进行高度集成,单模块体积仅为85 mm×35 mm×10 mm,与传统MZM调制器体积相当。实验结果表明,其性能可与传统分立元器件相媲美。在6~18 GHz范围内,组件能够实现±1.5 dB的平坦度,上行能够实现18 dB以上的增益,下行能够实现?1 dB以上的增益,且链路噪声系数小于30 dB,平面化、小型化设计使其能够应用于相控阵雷达、电子战等多种应用场景,具有广阔的应用前景。     

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。     

K波段单片接收机设计

基于0.15μm GaAs PHEMT工艺,设计了一款K波段MMIC接收机,频率覆盖19～26 GHz。在单个芯片内集成了平衡式低噪声放大器、本振驱动放大器、镜像抑制次谐波混频器等电路。在19～26 GHz射频输入带宽内的转换增益为7 dB;噪声系数典型值为4 dB;输入回波损耗-12 dB;镜像抑制15 dB;本振-射频隔离度55 dB。为了降低了芯片成本,采用电磁场仿真软件对电路面积做优化设计,使得芯片面积仅为2 mm×4 mm。此接收机MMIC具有集成度高、可靠性高、体积小等特点,可广泛应用于各种微波通信系统和雷达系统。     

Nonblocking 8×8 optical matrix switch for fibre-optic communication

A compact nonblocking 8×8 optical switch composed of 64 pentagonal prisms is described. The switch dimensions are 60×120×120 mm. Insertion loss was from 1.7 to 4.0 dB, and switching repeatability was 1 dB.     

X波段GaN基小相位移相器设计

基于0.25 μm GaN HEMT工艺,设计并制作了X波段11.25°和22.5°的小相位移相器单片微波集成电路(MMIC),两个移相器单元均采用低通开关滤波型拓扑结构.最终芯片面积分别为0.9 mm× 1.05 mm和0.95 mm× 1.05 mm.芯片测试结果表明,两个小相位移相器性能良好,且测试结果与仿真结果吻合.在8 ～ 12 GHz频带内,11.25°和22.5°移相器电路的相移精度小于2.8°,输入回波损耗分别优于-15和-12 dB,插入损耗值分别小于1和1.5 dB,幅度波动分别小于0.8和1.3 dB.两个移相器电路的1 dB压缩点输入功率均大于36 dBm,其功率容限优于GaAs HEMT设计的移相器.结果表明,所设计的移相器具有优异的相移精度以及良好的功率性能,可广泛应用于高精度和大功率的雷达系统中.     

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。