Крутов А. В., Ребров А. С. ФГУП НПП «Исток» ул. Вокзальная, 2а, г. Фрязино, 141190, Россия тел.: (095) 465-86-93, факс: (095) 465-86-86, e-mail: cd1255@elnet.msk.ru
Аннотация – Представлены результаты разработки и практической реализации двух типов монолитного малошумящего усилителя 3-х сантиметрового диапазона. Рассмотрена конструкция и технология изготовления, приведены измеренные СВЧ параметры.
I. Введение
Современное состояние дел в области производства монолитных интегральных схем на GaAs представлено широким спектром выпускаемых изделий от дециметрового до миллиметрового диапазонов. Очевидно, что монолитные схемы имеют существенные преимущества перед гибридными, с точки зрения затрат только при очень большом объеме производства однотипных изделий (более 10^ шт. в год). В то же время высокая повторяемость СВЧ параметров зачастую оказывает решающее влияние на принятие решения по поводу конструктивного исполнения (фазированные антенные решетки).
В данной работе рассматриваются два типа монолитных малошумящих усилителей, приводятся результаты измерения СВЧ параметров реализованных приборов.
II. Конструкция и технология изготовления усилителя
Задачей данного проекта является разработка двух типов монолитных малошумящих усилителей X диапазона с коэффициентом шума 1,5дБ и ЗдБ и выходной мощностью 10 и 30 мВт соответственно (Про- ект1, Проект2).
Принципиальные схемы усилителей идентичны по своей структуре и различаются лишь шириной затвора применяемых транзисторов и цепями согласования и приведены на рис.1
Рис. 1. Принципиальные схемы малошумящих усилителей.
В качестве активных приборов были использованы прототипы полевых транзисторов с шириной затвора 160 мкм, эквивалентные схемы и шумовые параметры которых были восстановлены по методике [1] и адаптированы для монолитного исполнения.
В первом проекте применены два одинаковых транзистора шириной затвора 160 мкм с целью минимизации коэффициента шума и потребляемого тока.
Во втором проекте второй транзистор имел ширину затвора 320 мкм с целью получения необходимой выходной мощности и при моделировании был представлен как два параллельно соединенных транзистора шириной 160 мкм.
Проектирование усилителей и их реализация проводилось по методике, изложенной в [2].
Топологически усилители выполнены с применением одного обобщенного комплекта фотошаблонов, в котором 13 шаблонов являются общими и по 2 шаблона (мезаструктура и верхняя металлизация) индивидуальными для каждого проекта.
Фотографии кристаллов усилителей размером 1×2 мм приведена на рис. 2.
Рис. 2. Фотографии кристаллов малошумящих усилителей.
Fig. 2. Amplifiers’ photographs
Кристаллы усилителей монтировались в измерительную секцию с помощью токопроводящего клея после зондовых СВЧ измерений на зондовой станции Cascade Microtech.
Соединение кристаллов с пассивной частью производится золотой проволокой 020 мкм методом термокомпрессии.
III. Экспериментальные результаты
Измерение СВЧ параметров проводилось на установках Anritsu37369D и N8975A в коаксиальном тракте с микрополосковыми переходами. Результаты измерений представлены на Рис.З, 4.
|
Наименование и обозначение параметра, ед. измерения |
Пр.1 |
Пр.2 |
|
Коэффициент усиления, Кр, дБ |
17 |
15 |
|
Коэффициент шума, Кш, дБ |
1,2 |
2,7 |
|
Выходная мощность, Р ЛИН. вых., мВт |
15 |
40 |
|
КСВН входа и выхода, Ксти, ед. |
1,7/1,5 |
1,8/1,8 |
|
Потребляемая мощность, Р, В*мА |
3*20 |
5*50 |
|
Габаритные размеры, А*В, мм |
1,0*2,0 |
1,0*2,0 |
Рис.4. АЧХ усилителя Проект 1.
Fig. 4. Amplifiers’ AFC Project 1 Результаты измерений параметров приведены в таблице 1.
Таблица 1 Table 1
Рис. 3. АЧХ усилителя Проект 2. Fig. 3. Amplifiers’ AFC Project 2
На момент написания доклада усилитель Про- ект2 был выполнен в монолитном исполнении на обычных эпитаксиальных структурах и все параметры были достигнуты. На усилителе Проект! параметры коэффициента шума достигнуты не были, поэтому результаты приведенные на рис. 4 были получены на гибридно-монолитном макете, изготовленном на РНЕМТ транзисторах в конструкции [3]
IV. Заключение
Разработанная методика проектирования монолитных малошумящих усилителей и базовый технологический маршрут их реализации имеет хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных.
Авторы выражают благодарность В. И. Васильеву за проведение зондовых СВЧ измерений.
V. Список литературы
[1] А. В. Крутов, А. С. Ребров «Экспериментальное восстановление эквивалентных схем и шумовых параметров малошумящих полевых транзисторов». Материалы конференции [Севастополь, 13-17 сент. 2004г.]. Севастополь: Вебер, 2004
[2] А. В. Крутов, А. С. Ребров, А. М. Темное «Проектирование монолитных приборов на GaAs с использованием библиотеки базовых элементов». Материалы конференции [Севастополь, 10-14 сент. 2003г.]. Севастополь: Вебер, 2003, С.218-220.
[3] А. В. Крутов, А. С. Ребров «Малошумящий монолитный усилитель на РНЕМТ транзисторах». Материалы конференции [Севастополь, 13-17 сент. 2004г.]. Севастополь: Вебер, 2004
X-BAND MMIC LOW NOISE AMPLIFIERS
Krutov А. V., Rebrov A. S.
FSUE RPC «istol<»
Volczainaya, 2a, Fryazino, 141190, Russia Phone: (095) 465-86-93, fax: (095) 465-86-86 e-mail: cd1255(@einet. msk.ru
Abstract – Presented in this paper are design and results of practical implementation of two X-band MMIC low noise amplifiers. Design and manufacturing techniques are considered. Experimental characteristics are shown.
Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г.
- Предыдущая запись: СПЕКТРАЛЬНЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСКОВОГО КДР С ПРОВОДЯЩИМИ ТОРЦЕВЫМИ СТЕНКАМИ И ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ
- Следующая запись: ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНЫХ АНТЕНН НА ОСНОВЕ НЕРЕГУЛЯРНЫХ ФРАКТАЛЬНЫХ СТРУКТУР
- ПЕРЕДАТЧИК НЕПРЕРЫВНОГО СИГНАЛА МОЩНОСТЬЮ 1 BT (0)
- МОСТОВОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ ДВУХ операционных усилителей (0)
- Аналоговое применение цифровых микросхем (0)
- Усилители низкой частоты (0)
- Усилители мощности для сотового телефона (0)
- Узконаправленный микрофон. (0)
- Входные усилители сигналов. Усилители на транзисторах в схемах на МК (0)