МОНОЛИТНЫЕ МАЛОШУМЯЩИЕ УСИЛИТЕЛИ Х-ДИАПАЗОНА

January 4, 2013 by admin Комментировать »

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. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты