MMIC毫米波倍频器的研究

在介绍倍频器工作原理、各种实现方法及其优缺点的基础上,阐明了采用MMIC(单片微波集成电路)工艺实现高性能、高可靠性、小型化毫米波倍频器芯片的技术特点及应用需求,比较了单管和平衡两种不同结构MMIC毫米波倍频器的优点与不足,全面综述了国内外对MMIC毫米波倍频器的研究情况,介绍了MMIC毫米波倍频器的最新研究进展,展望了MMIC毫米波倍频器的发展趋势,提出了一些建议。     

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.     

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。     

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.     

栅结漏电流对GaAsMMIC中平面肖特基二极管C—V特性的影响

构造了考虑栅结漏电流影响的平面肖特基二极管电容计算模型，并用此模型对同一结构不同漏电流的肖特基二极管作了计算分析，计算结果显示，所构造模型与实验结果符合得很好，同时揭示出栅结漏电流对Ｃ－Ｖ特性克有影响。这种影响表现为，在一定的栅压范围内，随着栅结电流的增大，Ｃ－Ｖ曲线明显上抬，文中还与其它未考虑栅结漏电流影响的模型作了对比。     

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。     

基于平面肖特基二极管的平衡式亚毫米波倍频器芯片

基于标准的平面肖特基二极管单片工艺设计了一款平衡式亚毫米波倍频单片集成电路.依据二极管实际结构进行电磁建模,提取了器件寄生参数,并与实测的器件本征参数相结合获得了二极管非线性模型;依据该模型,采用平衡式拓扑结构以实现良好的基波抑制,设计了三线耦合巴伦电桥,并与肖特基二极管集成在同一芯片上,实现了单片集成,提高了设计准确...     

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.     

一种超宽带毫米波倍频器设计

叙述了一种超宽带毫米波倍频器的设计,该倍频器由有源差分balun级、对管倍频级和分布式功率放大级三个部分组成。在30—50GHz输出频率范围内,倍频器具有5dB的变频增益,输出功率大于13dBm,基波抑制大于15dB。     

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。     

GaAs pHEMT工艺6～18GHz有源倍频器MMIC

基于GaAs pHEMT工艺,设计了一个6～18 GHz宽带有源倍频器MM IC,最终实现了较高的转换增益和谐波抑制特性。芯片内部集成了输入匹配、有源巴伦、对管倍频器和输出功率放大器等电路。外加3.5 V电源电压下的静态电流为80 mA;输入功率为6 dBm时,6～18 GHz输出带宽内的转换增益为6 dB;基波和三次谐波抑制30 dBc。当输出频率为12 GHz时,100 kHz频偏下的单边带相位噪声为-143 dBc/Hz。芯片面积为1 mm×1.5 mm。     

GaAs PIN二极管大功率毫米波单刀双掷开关单片

采用76.2mm(3英寸)GaAs PIN二极管工艺设计和制作了大功率毫米波单刀双掷开关单片。采用并联结构的单刀双掷开关以获得较高的功率特性。在片测试表明,在30～36GHz工作频段,开关导通支路插损1.0dB,驻波优于1.5,开关关断端口隔离度大于34dB。开关在导通态下输入功率0.5dB压缩点P-0.5 dB大于5W。     

被动毫米波成像系统

在叙述常见几种成像系统的基础上,重点阐述了被动毫米波成像原理及其系统结构,提出了基于MMIC被动毫米波成像的关键技术,指出了应用MMIC技术实现毫米波接收器的重要性及该成像系统的应用领域.     

Design of 20-44 GHz broadband doubler MMIC

This paper presents the design and performance of a broadband millimeter-wave frequency doubler MMIC using active 0.15 μm GaAs PHEMT and operating at output frequencies from 20 to 44 GHz. This chip is composed of a single ended-into differential-out active Balun, balanced FETs in push-push configuration, and a distributed amplifier. The MMIC doubler exhibits more than 4 dB conversion gain with 12 dBm of output power, and the fundamental frequency suppression is typically -20 dBc up to 44 GHz. The MMIC works at VDD = 3.5 V, VSS = -3.5 V, Id = 200 mA and the chip size is 1.5 ×1.8 mm2.     

220GHz 平衡式二倍频器设计

本文介绍一种基于平面肖特基势垒二极管的220GHz 平衡式二倍频器设计。通过输入、输出信号的电磁场模式 变化实现平衡结构,并控制偏置电压和输入功率使二极管工作于变容模式。采用HFSS 和ADS 联合仿真获得最佳二极管 嵌入电路,输入功率为50mW 时得到最佳变频效率为21%,在212GHz 至235GHz 范围内变频损耗优于8dB。     

短毫米波和亚毫米波接收机的发展现状

本文概述了短毫米和亚毫米波接收机的发展现状，介绍了接收机的重要组成部件：混频器、振荡器和放大器的发展水平以及毫米波单片集成电路的现状，给出了接收机的最新性能指标。     

A broadband GaAs MMIC frequency doubler on left-handed nonlinear transmission lines

A broadband frequency doubler using left-handed nonlinear transmission lines(LH NLTLs) based on MMIC technology is reported for the first time.The second harmonic generation on LH NLTLs was analyzed theoretically. A four-section LH NLTL which has a layout of 5.4×0.8 mm~2 was fabricated on GaAs semi-insulating substrate. With 20-dBm input power,the doubler obtained 6.33 dBm peak output power at 26.8 GHz with 24-43 GHz—6 dBm bandwidth.The experimental results were quite consistent with the simulated results.The compactness and the broad band characteristics of the circuit make it well suit for GaAs RF/MMIC application.