Ku波段收发组件研制

介绍了Ku波段收发组件的设计与制作,整个组件由低相噪振荡器、滤波器、功分器、发射开关、发射推动级、功率放大器、低噪声放大器、接收开关、混频器和中频放大器等部分组成。文章分别对一些主要部件进行了简要的理论分析,并给出微波电路的结构形式,最后给出样品的测试结果。     

基于双栅长GaN集成工艺的Ku波段收发芯片

研制了一款Ku波段GaN收发多功能芯片。芯片集成了接收通道的低噪声放大器和发射通道的功率放大器,使用单刀双掷开关实现通道间切换。该芯片采用两种不同栅长集成的GaN HEMT工艺。低噪声放大器使用0.10μm低压低噪声工艺,功率放大器和开关使用0.15μm高压高功率工艺。低噪声放大器采用电流复用结构以降低功耗,功率放大器采用三级电抗式匹配网络以提高芯片输出功率。测试结果表明,在14～18 GHz频带内,发射通道线性增益≥30 dB,饱和输出功率≥40.5 dBm,功率附加效率典型值为23%;接收通道线性增益为24 dB（±0.2 dB）,噪声系数典型值为2.3 dB,功耗仅为140 mW(5 V/28 mA)。芯片面积为4.0 mm×3.0 mm。     

Ku波段多通道收发组件设计

阐述了一种包含四路接收通道和一路发射通道的Ku波段收发组件的工作原理,并对组成的单元电路和关键技术进行了分析。试验结果表明,在2 GHz带宽和-55～+85 ℃温度下,发射通道输出功率为(31±1) dBm,带内功率平坦度≤±0.5 dB,开关隔离度≥90 dB;接收通道增益为(30±1) dB,噪声系数≤5.0 dB,通道隔离度≥60 dB。测试结果表明,方案切实可行,满足使用要求。     

Ku波段收发组件设计分析

该Ku波段收发组件包括发射双通道上变频和接收下变频两部分内容。双通道上变频模块包括本振、上变频器、滤波器、放大器、耦合器、隔离器、开关等。双通道上变频模块的发射通路具有耦合输出,可以接到接收通道耦合输入,用来形成发射通道与接收通道的自闭环,完成系统自检测试功能。下变频通道前端主要由低噪声放大器、耦合器、混频器以及中频滤波和放大器组成。     

Ku波段上变频组件的设计

介绍了Ku波段上变频组件的设计与制作,整个组件由低相噪振荡器、滤波器、功分器、功率放大器、PIN开关、上变频器等部分组成。文章分别对一些主要部件进行了简要的理论分析,并给出微波电路的结构形式,最后给出样品的测试结果。     

Ku波段60W AlGaN/GaN功率管

针对Ku波段60W氮化镓内匹配功率管,开展了内匹配电路的设计、合成以及内匹配电路的测试等研究工作,实现了GaN功率HEMT在Ku波段60W输出功率的内匹配电路,并使整个电路的输入、输出电路阻抗提升至50Ω。该功率管采用南京电子器件研究所研制的两个10.8mm栅宽管芯进行合成,最终研制的GaN Ku波段内匹配功率管在28V漏电压、1ms周期、10%占空比及14.0~14.5GHz频带内输出功率大于60W,最高功率输出66W,带内功率增益大于6dB,最大功率附加效率33.1%,充分显示了GaN功率器件在Ku波段应用的性能优势。     

微型片式收发组件技术研究

针对采用有源相控阵技术的高分辨率合成孔径雷达(SAR)应用要求,设计制作了一款尺寸小、重量 轻、厚度薄、可与片式天线阵面相兼容的片式T/ R 组件,对该片式T/ R 组件的接收和发射电路、垂直互连性能进行了 仿真分析,并对该T/ R 组件样机进行测试验证,在X 波段获得的测试结果为:接收增益大于24 dB,噪声系数小于3 dB,发射功率大于1 W,垂直互连的端口驻波小于1. 35,垂直互连的插损小于0. 2 dB。尺寸仅为10 mm×10 mm×5 mm ,可应用于相关工程中。     

一种C波段收发组件的研制

收发组件是有源相控阵雷达的关键部件,其设计的成功与否,决定了整部雷达的成本、可生产性和系统性能。本文介绍了一种C波段大功率收发组件的技术要点和研制结果。从产品设计和生产调试的情况可以看出,该收发组件具有输出功率大,功率密度高,控制精度准确,一致性好,调试工作量小,适合批量生产等特点。     

星载高可靠性Ku波段GaN功率放大器芯片

基于星载高可靠性的应用背景，采用0.20μm GaN HEMT工艺研制了一款12 V工作电压的Ku频段功率放大器芯片。利用电热结合的分析方法，确定了管芯结构及工作电压。基于Load-pull测试获得GaN HEMT管芯的最佳输出功率和最佳效率阻抗，设计了一种带谐波匹配的高效率输出匹配电路，并通过引入有耗匹配，研制出了低压稳定的级间匹配电路。芯片面积为2.8 mm×2.6 mm，管芯漏极动态电压仿真峰值低于30 V，实测结温小于80℃，满足宇航Ⅰ级降额要求。功率放大器在17.5～18.0 GHz、漏压12 V（连续波）条件下，典型饱和输出功率2.5 W，附加效率38%，功率增益大于20 dB，线性增益大于27 dB，满足星载高效率要求。     

一种高性能全双工S波段收发组件

设计了一款具有全双工模式的S频段收发组件。该组件具有高隔离度、低噪声系数、连续波功率输出的特点。根据系统要求,结合收发组件的射频信道原理,对收发支路进行设计,并根据要求对各器件进行针对性的选择。通过对加工组件样机进行验证,结果表明:发射通道输出功率大于1 W,接收通道增益大于50 dB,噪声系数小于2.1 dB,收发隔离度大于90 dB,模块尺寸小于50 mm×40 mm×12 mm。该S 波段收发组件在卫星通信、导航等领域的实际工程中具有较高的应用价值。     

Ku波段GaN T/R一体多功能MMIC的研制

<正>首次研制了国内第一块Ku波段GaN T/R一体多功能全单片芯片,该芯片集成了T/R的接收通道和发射通道。接收通道含功率输出开关、前级低噪声放大器、5位数字衰减器、后级低噪声放大器、小信号开关和5位数字移相器;发射通道含5位数字移相器、小信号开关、驱动放大器、功率放大器和功率开关,如图1所示。在16~17 GHz工作频率内测得接收通道增益≥20±0.5 dB,噪声系数≤3.5 dB;发射通道增益约44 dB,饱和功率41 dBm(脉冲宽度100μs,10%占空比),功率附加效率约30%。在芯     

Ku波段氮化镓功率模块

<正>南京电子器件研究所近期研制出一款Ku波段氮化镓(GaN)功率模块,该模块是基于本所的0.25μm 101.6 mm GaN工艺制作的Ku波段16 W功放单片,采用同样的2路功分/功合结构作为输入端分路器和输出端功合器,将两个功放单片进行合成,最终获得输出功率大于30W的功率放大器模块。     

KU波段GaN MMIC功率放大器的研究

测试验证了谐波的源端阻抗对于器件的性能以及输出特性有很大的影响,所以基波匹配中不能忽视谐波的影响。基于此研制了一款采用0.25μm工艺GaN 功率MMIC 12-17GHz放大器芯片,源端加入了谐波控制的部分。后期通过管壳测试以及后仿真分析功放的性能,提出一些改进芯片的方法。芯片采用二级放大的结构。末级匹配电路采用功率匹配,兼顾功率和效率;级间考虑二次谐波的匹配,进一步提高效率。输入和级间均采用有耗匹配,提高稳定性。芯片在12-17 GHz范围内漏压28V,输出功率35dBm,功率增益14-15dB,最大功率附加效率大于40%。     

一种新型Ku频段硅基氮化镓多通道功率MMIC

基于降低成本和提高集成度的目的,研制了一款采用0.1μm硅基氮化镓(GaN)工艺的Ku频段多通道功率放大芯片。芯片集成了两路相同设计的功率放大通道和两路无源射频直通通道。功率放大通道采用三级放大的拓扑结构。增加了奇偶模振荡消除电路以提高功放稳定性;针对Si基GaN工艺的特点,在功放通道末级输出匹配网络提出了一种新型设计方案以提高网络的耐压能力。各射频通道之间采用接地线隔离技术以提高通道间的隔离度。芯片的功放单通道在14～17 GHz范围内,在漏压为14 V、脉冲占空比10%的工作条件下,饱和输出功率大于40 dBm,功率附加效率大于35%。双功放通道幅度一致性小于±0.15 dB,相位一致性小于3°。芯片尺寸为3.5 mm×2.85 mm。     

微波单片集成电路T／R组件

简要述评用于有源阵列雷达微波单片集成电路Ｔ／Ｒ组件近两年来的进展，介绍由这些组件构成的反火炮雷达天线，并展望组件在军民两方面的应用前景。     

Ku波段20W GaN功率MMIC

报道了一款采用三级放大结构的Ku波段高效率GaN功率放大器芯片。放大器设计中通过电路布局优化改善功放芯片内部相位一致性,提高末级晶胞的合成效率,最终实现整个放大器功率及效率的提升。经匹配优化后放大器在14.6~17.0GHz频带内脉冲输出功率大于20 W,功率附加效率大于36%,最高39%。功率放大器芯片采用0.25μm GaN HEMT 101.6mm(4英寸)圆片工艺制造,芯片尺寸为2.3mm×1.9mm。     

MMIC在T/R组件中的应用

采用单片微波集成电路(MMIC)芯片技术和多芯片组件(MCM)微组装工艺,设计了一款小尺寸双通道发射接收(T/R)组件.组件由环形器、限幅器芯片、低噪声放大器(LNA)芯片、幅相控制多功能芯片、驱动放大器芯片和功率放大器芯片(PA)等部分构成.基于GaAs的LNA MMIC芯片具有更低噪声系数,基于GaN的PA MMIC芯片具有更高的输出功率及功率附加效率.组件接收通道采用基于GaAs的LNA芯片,发射通道采用基于GaN的PA芯片,设计了针对发射通道驱动放大器与功率放大器的协同脉冲调制电路.研制的T/R组件在8～12 GHz的频带内:接收通道在工作电压+5 V连续波的条件下,小信号增益大于20 dB,噪声小于3 dB;发射通道在周期1 ms,脉宽10％的调制脉冲条件下,脉冲发射功率大于46 dBm.T/R组件外形尺寸为70 mm×46 mm×15 mm.     

K波段收发集成多功能芯片

K波段收发集成多功能芯片由发射、接收上下2支路组成,发射信号由SPDT开关、中功率放大器和功率SPDT至天线,天线接收信号由功率SPDT开关、低噪声放大器和SPDT开关至后端再处理,开关由电源直接控制收发转换.