ПОЛНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ РЯД ДИСКРЕТНЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ GaAs МИС

February 24, 2013 by admin Комментировать »

Богданов Ю. М., Галдецкий А. В, Красник В. А., Лапин В. Г., Лукьянов В. А., Темпов Л. М, Щербаков Ф. Е. ФГУП НПП «Исток» ул. Вокзальная, 2а, Фрязино, 141190, Россия Телефон: (095) 465-86-93, факс: (095) 465-86-86, e-mail: istkor@elnet.msk.ru

Аннотация – Представлены результаты разработки трех типов дискретных управляющих монолитных схем:

переключатель 1×2 в диапазоне частот 1-18 ГГц;

5-          и битный аттенюатор с дискретом 0,5 дБ в диапазоне частот 1-18 ГГц:

Рис.1. Фотография кристалла переключателя расположенного на зондовой станции.

6-          битный фазовращатель с дискретом 5,625 град в диапазоне частот 8-12 ГГц.

Рассмотрены конструкции и базовая технология изготовления, приведены результаты измерений СВЧ параметров на пластине.

1.                                       Введение

Монолитные многоканальные переключатели, аттенюаторы И фазовращатели имеют очевидные преимущества перед гибридными и практически вытеснили их В современной аппаратуре.

Главная трудность при создании управляющих МИС – достижение высокой точности установки требуемого затухания/фазы и минимальной паразитной девиации фазы аттенюатора и амплитуды фазовращателя.

Fig. 1. MMIC switch photograph

В статье приведены результаты работ по созданию промышленных конструкций прецизионных управляющих МИС на GaAs на базе унифицированной технологии.

2.                               Основная часть

Для достижения высокой точности расчета в процессе проектирования создана собственная библиотека активных и пассивных элементов ключевых МИС. При создании библиотеки использовались результаты зондовых измерений матриц прецизионных металлических и меза резисторов, спиральных индуктивностей, ключевых ПТШ, включенных параллельно линии передачи и последовательно в линию передачи.

Тестовые матрицы и МИС изготавливались на подложках GaAs толщиной 100 мкм с применением заземляющих отверстий. Ключевые и усилительные ПТШ изготовлены на основе эпитаксиальных структур GaAs с длиной затвора 0,3 мкм. При изготовлении затворов применена прямая электронная литография.

Технология изготовления управляющих МИС унифицирована с технологией усилительных монолитных схем, изготавливаемых на предприятии.

2.1.                           Переключатель 1×2

На рис. 1 показана фотография кристалла переключателя на пластине.

Переключатель построен по Г-образной схеме. Для компенсации влияния паразитной емкости ключевых ПТШ схема согласования имеет структуру ФНЧ.

Переключатель проектировался по методике приведенной в [1].

Результаты зондовых измерений 5 переключателей, расположенных по одному в каждом квадранте и В центре пластины приведены на рис. 2.

Переключатель обеспечивает на частоте 10 ГГц затухание не более 1,5 дБ и развязку не менее 38 дБ, на частоте 18 ГГц – 3 и 30 дБ, соответственно. Размеры кристалла 1,9×1,4 мм.

Рис. 2 Потери и вносимое ослабление переключателя (измеренное).

Fig. 2 Insertion loss and isolation vs frequency

2.2.                      5-И битный аттенюатор

Фотография кристалла аттенюатора на пластине приведена на рис. 3.

5-            и битный аттенюатор построен по последовательной схеме. Первый бит представляет собой подключаемый параллельно к линии резистор, остальные биты выполнены по Т-образной схеме. Аттенюатор проектировался по методике приведенной в [1].

На рис. 4 приведены результаты измерений типичного образца аттенюатора.

Аттенюатор имеет начальные потери в диапазоне частот 1-18 ГГц не более 4 дБ, среднеквадратичное отклонение затухания от номинального значения на частоте 10 ГГц не более 0,5 дБ, 18 ГГц – не более

1  дБ. Размеры кристалла 2,4×1,5 мм.

Девиация фазы на частоте 10 ГГц не превышает ± 5 градусов.

Fig. 4. Insertion loss vs attenuator state

Рис. 4. Вносимое затухание от состояния аттенюатора (измеренное).

Fig. 3. MMIC attenuator photograph

Рис. 6. Изменение фазы в 64 состояниях (измеренное).

На рис. 6 приведены результаты измерений типичного образца фазовращателя во всех 64-х состояниях в диапазоне частот 8-12 ГГц.

Рис. 3. Фотография кристалла аттенюатора, расположенного на зондовой станции.

2.3.                 6-И битный фазовращатель

Фотография кристалла фазовращателя на пластине приведена на рис. 5.

Рис. 5. Фотография кристалла фазовращателя расположенного на зондовой станции.

Fig. 5 MMIC phase shifter photograph

Схема фазовращателя построена на основе сосредоточенных RLC элементов. С целью снижения потерь и уменьшения взаимного влияния бит фазовращателя, между битами 90° и 180° установлен однокаскадный усилитель на ПТШ. Так же для уменьшения взаимного влияния, между битами 22,5° и 45° установлен аттенюатор 2 дБ.

Fig. 6. Relative phase shift vs phase shifter state

Фазовращатель имеет величину средних потерь не более 6 дБ. Вариация потерь во всех состояниях на ОДНОЙ частоте не более ±1 дБ. Среднеквадратичная ошибка установки фазы в диапазоне 9-10 ГГц не более 6°, 8-12 ГГц не более 10°. Размеры кристалла 4,3×2,2 мм.

3.                                     Заключение

Разработанный ряд ключевых МИС по параметрам ТОЧНОСТИ управления амплитудой и фазой СВЧ сигналов удовлетворяет требованиям современной аппаратуры. Авторы выражают благодарность Бу- вайлик Е. И., Васильеву В. И., Шульге Н. В. за проведение ЗОНДОВЫХ СВЧ измерений.

4. Список литературы

[1]  Балыко А. Κ., Богданов Ю. М., Васильев В. И. Проектирование монолитного двухканального переключателя СВЧ // Радиотехника.-2004. -Вып.2-С.40-47.

[2]  Абакумова Н. В., Богданов Ю. М., Балыко А. Κ., Васильев В. И., Климова А. В., Мальцев В. А., Щербаков Ф. А., Юсупова Н. И. Проектирование многоразрядных монолитных аттенюаторов // Электронная техника. Сер.

1, Электроника СВЧ.-2005.-Вып.2.-С.6-19.

FULL-SCALE FAMILY OF DISCRETE GaAs STEERING CIRCUITS

Bogdanov Y. М., Galdetskiy A. V., Krasnik V. A., Lapin V. G., Luk’yanov V. A., Temnov A. М., Scherbakov F. E.

FSUC RPC «Istok»

Vokzalnaya, 2a. Fryazino, 141190, Russia Phone: (095) 465-86-93, fax: (095) 465-86-86. E-mail: cd1255@elnet.msk.ru

Abstract – Presented in this paper are three types of discrete steering circuits:

1 X 2 switcher for 1 -18 GHz;

5-            bit             attenuator with 0,5 dB discrete for 1-18 GHz;

6-            bit             phase-shifter with 5,625° discrete for 8-12 GHz.

Design and basic fabrication techniques are considered.

Results of microwave parameters measurement are given.

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