南京电子器件研究所研制成功微波单片组装模块

<正>南京电子器件研究所在研制成功MMIC的基础上,用多芯片微波组装技术,研制成功了四种接收机前端。 (1)C波段前端 由单片低噪声放大器、单片混频器及单片前置中频放大器组成。整个前端封装于20mm×25mm×5mm的管壳中构成小型模块。信号频率为C波段,中频为40～1000MHz,本振功率5mW,总增益大于30dB,噪声系数典型值3dB,最优值2.5dB。 (2)脉冲接收机前端 包括单片开关、单片低噪声放大器、单片混频器三部分,组装于20mm×25mm×5mm管壳中,重量为6克。工作频率为C波段,开关隔离度大于40dB,噪声系数小于8dB。 (3)前置放大器模块 该模块组装于9mm×l8mm×4mm微带管壳内,也工作于C波段,含有AGC功放,AGC范围0～18dB,输出功率P_(-1dB)分别为35,150,580mW三种,用户可根据需要组合成功率放大链。 (4)脉冲前置放大器模块 模块尺寸与(3)同,C波段性能为P_(-1dB)150,580mW。     

C波段输出8W的GaAs准单片集成电路

<正>南京电子器件研究所在φ50mm半绝缘GaAs晶片上,采用全离子注入、0.5/μm自对准栅,平面工艺,背面通孔热沉等先进工艺技术,在大大提高单位栅宽的功率密度和增益的基础上,采用CAD设计和内匹配功率合成技术,在C波段(5.5～5.8GHz)测得1dB压缩输出功率大于8W,功率增益大于5dB的准单片功率MMIC。管壳外形尺寸为13mm×12mm;内腔尺寸为6.4mm×8.4mm,远小于富士通公司输出8W产品的内腔尺寸(9.2mm×9.6mm)。 设计中采用微波非线性电路大信号分析方法,使用自行研制的谐波平衡模拟器软件包,进行计算机辅助优化设计,大大缩短了实验周期,减少了实验次数,并通过实验验证了软件的可行性。     

S波段GaAs单片可变增益放大器

<正>微波单片集成电路(MMIC)是新一代微波产品。它把有源和无源元件,采用可批量生产的集成技术制作在同一GaAs衬底上完成一定微波功能,具有成本低、产量高、可靠性高、体积小、重量轻等突出的优点。南京电子器件研究所1991年研制的MMIC产品WD64型S波段GaAs单片可变增益放大器如图1所示。其芯片尺寸为4.5mm×1.6mm×0.15mm,双栅     

单片行波功率放大器

报道了一个单片行波功率放大器的研究结果。单级放大器电路采用6个栅宽为420μn的GaAsMESFET作为有源器件，通过采用栅串联电容和漏线阻抗渐变技术，在（1-13）GHz频率范围内线性增益为7．5±0．5dB，输出功率大于0．5W，功率附加效率为16％，输入输出驻波比在1．2—2，1之间。采用离子注入、背面通孔等先进工艺制作在厚度为0．1mm的GaAs基片上，芯片面积为3．7mm×1．85mm。将两个这样的芯片级联得到13±1dB的线性增益。     

单片微波GaAs功率FET放大器的设计、制造和性能表征

本文描述了三级和四级单片GaAs功率FET放大器的设计、制造和性能表征。每个放大器芯片的尺寸为1mm×4mm。概述了这些单片放大器的工艺。用一个四级放大器在接近9GHz的频率下,以27dB的增益获得了高达1W的输出功率。所采用的电路布局十分灵活,它允许外接键合引线用作为旁路电感器而使放大器在C波段或S波段工作。用一个改进的四级放大器,在3.5GHz下以28dB的增益得到2W的输出功率,其功率附加效率为36.6%。     

高增益自偏S波段MMIC低噪声放大器

报道了具有高增益自偏结构的低噪声S波段MMIC宽带低噪声高增益放大器．该放大器是采用国际先进的0.25μm PHEMT工艺技术加工而成．电路设计采用了两级级联负反馈结构,并采用电阻自偏压技术,单电源供电,使用方便,可靠性高,一致性好．MMIC芯片测试指标如下：在1.9～4.2GHz频率范围内,输入输出驻波小于2.0,线性功率增益达30dB,带内增益平坦度为±0.7dB,噪声系数小于2.7dB．芯片尺寸：1mm×2mm×0.1mm．这是国内报道的增益最高,芯片面积最小的S波段放大器．     

全离子注入C波段功率单片放大器及内匹配功率单片放大器

报道了全平面C波段功率单片放大器及四单片合成放大器研究结果。单片放大器采用全离子注入工艺，均匀性好，平均成品率40％，可靠性高。工作频率4．7—5．2GHZ，中心频率5．0GHz处输出功率2．5W，增益15dB，功率附加效率31．5％。单片放大器芯片面积2．8mm×2．0mm，四路合成的4×MMIC频率范围不变，中心频率4．95GHz处输出功率8．2W，增益13dB，功率附加效率26％，四路合成效率接近80％。实验结果与理论预测基本吻合。     

C波段紧凑型25 W GaN宽带功率放大器

基于0.25 μm GaN工艺和以SiC为衬底的高电子迁移率晶体管(HEMT)技术,采用电抗匹配、优化电路的静态直流工作点、三级放大结构栅宽比1:3.6:16等措施,保证电路的增益和功率指标,实现了C波段高功率、高增益和高效率的宽带单片微波集成电路(MMIC)放大器。芯片测试结果表明,在4~8 GHz频率范围内,漏极电压28 V,连续波条件下,放大器的小信号增益大于30 dB,大信号增益大于23 dB,饱和输出功率大于44 dBm,功率附加效率为38%~45%。该单片放大器芯片尺寸为3.6 mm×4.0 mm。     

2～6GHz单片功率放大器

报道了有耗匹配宽带单片功率放大器的研究方法和结果。该两级单片功放电路采用自建的 Root非线性模型进行了谐波平衡分析。在 2 .0～ 6.7GHz频带上线性增益为 17d B,平坦度为± 0 .75d B,输入和输出驻波分别小于 2。全频带上 ,饱和输出功率为 1～ 1.4 W,功率附加效率大于2 0 %。该宽带单片功率放大器在 76mm Ga As单片 MMIC工艺线上用全离子注入、0 .5μm栅长工艺研制完成 ,电路芯片面积为 0 .1mm× 2 .6mm× 2 .7mm。     

X波段GaAsMESFET单片功率放大器

本文利用MESFET的小信号S参数,结合大信号下S参数的一些特点,根据由计算机分析得到的S参数随器件模型中一些元件值变化的趋势,适当修正了小信号器件模型,在此基础上,设计与分析了X波段单片单级功率放大器。有源器件总栅宽为360μm,栅长为1μm。放大器在9.53GHz下获得1dB压缩功率为55mW,线性增益为6.0dB。电路芯片面积为1.8×1.8mm~2。     

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。     

2~26GHzGaAs单片功率放大器

报道了一个具有低噪声性能的2~26GHz GaAs超宽带单片功率放大器的研究结果,介绍了模型提取、电路设计和单片制作的全过程.放大器采用分布式设计,在超宽带频率范围内增益为6.5±0.5dB,输入输出驻波比小于2.0.在2~20GHz内测得输出功率大于300mW,噪声系数为3.5~5.5dB.单片放大器包括所有匹配、隔直及偏置电路,芯片面积为3.2mm×1.275mm×0.1mm.     

采用电流复用技术的8mm频段低噪声放大器

利用电流复用技术设计8mm频段低噪声放大器芯片,采用0.15μm GaAs PHEMT工艺,芯片尺寸为1.73mm×0.75mm×0.1mm。测试结果显示:在32～38GHz频带内,放大器增益大于21dB,噪声系数小于1.85dB,输入、输出电压驻波比小于2.5,P1 dB大于7dBm,功耗5V,28mA,采用电流复用技术比传统设计的功耗降低将近40%。     

一种超宽带正交可切换双通道接收模组

文中设计了一种超宽带双通道正交可切换接收模组,采用射频多功能基板和一体化集成金属化管壳的SiP(System in Package)封装方案,实现了传统微波频段多通道组件的低成本、轻小型化封装集成。该接收模组工作频带覆盖P、L、S波段近5.5倍频宽度,实现双通道接收限幅、低噪声放大、通道间正交切换和时延调制功能。经实物测试,接收模组全频带噪声系数优于1.6 dB,单通道小信号增益大于27 dB,带内增益平坦度优于+/-1.6 dB,输入输出端口驻波系数优于1.6,正交通道间相位不平衡度小于8°,幅度不平衡度小于0.8 dB,整个双通道接收模组(含金属管壳封装)外形尺寸47 mm×47 mm×5.6 mm,重量13g。     

应用于智能交通系统的小型化圆极化微带天线

提出了一种应用于智能交通系统的小型化圆极化微带天线。该天线由一个开缝的方形贴片及围绕方形贴片的两级寄生贴片组成,通过模式解调实现圆极化,并利用寄生贴片增加带宽和提高天线增益。测试结果表明,天线的-10 dB 阻抗带宽为10. 9%,3 dB 轴比带宽为2. 7%,在中心频率5. 8 GHz 处的增益为5. 4 dBi,交叉极化不低于21 dB。天线尺寸为25 mm×25 mm×1. 6 mm,与其它应用于智能交通系统的天线相比,该天线具有更小的平面尺寸。     

单脉冲接收组件

介绍的接收组件为单脉冲接收系统的重要部件。本组件包含三个接收通道。微波部分采用了管芯器件 ,小型化工艺 ,电路设计采用了 CAD技术。主要性能 :功率增益为3 0～ 3 5 d B;噪声系数为 4d B;开关时间不大于 5 0 ns;开关隔离度大于 40 d B;镜频抑制度大于 2 5 d B;在 -5 0～ + 60℃的温度范围内通道间的幅度变化不一致性不大于 1 .8d B;相位变化不一致性不大于 2 5°。外形尺寸为 67.5 mm× 47mm× 2 1 mm。     

毫米波倍频上变频功放组件

该组件是将输入信号 (1 5 GHz,1 0 d Bm)倍频至 3 0 GHz,与本振信号 (5 GHz,1 0 d Bm)上变频到 3 5 GHz,然后进行功率放大输出。其倍频部分采用 Ga As PHEMT有源倍频并进行放大 ,混频电路采用 Ga As二极管的双平衡混频 ,滤波放大后由 8mm波导输出。最终结果为输出频率为 3 5 GHz,输出功率为 1 7d Bm,谐波抑制度大于 40 d BC,偏离中心频率± 2 0 0 MHz带宽内 ,幅度不平坦度小于 1 .5 d B。整个组件尺寸仅为 60 mm×2 2 mm× 1 5 mm。     

9～15GHz GaAs E-PHEMT高性能线性功率放大器

基于0.15 μm GaAs增强型赝配高电子迁移率晶体管(E-PHEMT)工艺,研制了一款用于5G通信和点对点传输的高性能线性功率放大器单片微波集成电路(MMIC).采用栅宽比为1:4.4的两级放大结构保证了电路的增益和功率指标满足要求;基于大信号模型实现了最优输入输出阻抗匹配:采用电磁场仿真技术优化设计的MMIC芯片尺寸为2.5 mm×1.1 mm.芯片的在片测试结果表明,静态直流工作点为最大饱和电流的35％、漏压为5V的条件下,在9 ～15 GHz频率内,MMIC功率放大器小信号增益大于20 dB,1 dB压缩点输出功率不小于27 dBm,功率附加效率不小于35％,功率回退至19 dBm时三阶交调不大于-37 dBc.     

12GHz GaAs单片混频器

分析研究了一种新型１２ＧＨｚＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ单片混频器，这种混频器采用级联ＦＥＴ作为混频元件。射频（ＲＦ）和本振（ＬＯ）信号分别通过各自的匹配网络进入混频电路，在中频输出端用中频缓冲放大器代替通常的中频匹配电路。电路在厚０．２ｍｍ，面积１．５ｍｍ×１．２ｍｍ的ＧａＡｓ基片上实现。设计的ＭＭＩＣ混频器在本振１１ＧＨｚ，射频１１．７～１２．２ＧＨＺ频率范围内的最大变频增益１．８ｄＢ。这一结果使进一步研究单片微波接收机成为可能。     

Ku波段高增益8通道T/R组件设计与实现

利用低温共烧陶瓷(LTCC)高集成化设计优势,设计并实现了一款Ku波段高增益8通道T/R组件。该组件通过双向放大器的合理运用,有效提高了组件的收发增益,同时利用液态金属材料的特性,将硅铝壳体与铝合金散热齿进行有机结合,大大提高了组件在连续波发射工作模式下的热量传导能力,保证了组件小体积下工作的可靠性。最终设计实现的Ku波段高增益8通道T/R组件,体积仅84 mm×48 mm×6 mm,质量约60 g,发射功率增益大于45 dB,发射输出功率大于1 W,接收增益大于29 dB,接收噪声系数小于3.5 dB。该组件8个通道收发性能一致性好,性能稳定,具有良好的工程实用价值。