半导体电磁防护限幅器的发展

当前电磁环境日趋复杂,超宽带、高功率等强电磁技术已经成熟,对信息化装备构成了越来越严重的威胁,限幅器的应用需求越发迫切。文章从半导体限幅器的防护原理及电路结构入手,结合电磁脉冲防护及高功率微波防护的典型应用,详细介绍了电磁防护限幅器的技术路线,对比了Si、GaAs限幅器的特性,指出兼具Si及GaAs限幅器优势的高频、低插损、耐高功率GaN限幅器将是未来电磁防护限幅器的发展趋势。

PIN二极管限幅器线性度探究

针对ADC对线性限幅器线性度的不同需求,而开启功率电平是影响限幅器线性度的关键参数,探究了GaAs和Si基PIN二极管限幅器在30~300 MHz频率内的开启功率电平。提出多颗二极管堆叠的限幅器结构,提高了限幅器的开启功率电平,从而改善了限幅器的线性度。测试结果表明:在30~300 MHz频率下,采用自研和M/A-COM的PIN二极管堆叠结构的限幅器插损≤0.2 dB,回波损耗≥19 dB,相较于未堆叠结构开启功率电平提高了8~9 dB。该研究证明堆叠结构可以有效改善线性限幅器的线性度。

E-PHEMT微波宽带放大器的静电防护电路设计

为提升E-PHEMT微波宽带放大器的抗静电能力,在分析放大器3个端口电路结构的基础上,兼顾静电保护效果、电路尺寸、微波特性与被保护电路的有机结合,提出基于PIN二极管作为基本组成元件的微波宽带放大器静电保护电路的设计方法和思路,并研制出实物样品.通过试验对比放大器改进前后的电性能和抗静电能力,其结果表明:改进后样品的微波特性满足规范要求、抗静电能力由500V提高到2 000V.该设计方法和思路在保障放大器电特性的基础上,提升了放大器的抗静电能力.

小型化AGC模块研制

AGC(Automatic Gain Control)模块应用于卫星无线通信系统中,实现中频信号放大以及自动增益控制功能,具有增益高、动态范围大的特点。随着系统小型化需求日益迫切,必须在保持性能和可靠性指标的基础上推进AGC模块小型化。文中首先采用单片电路技术改造混合集成工艺的单元电路,利用E-pHEMT(增强型高电子迁移率晶体管)单片工艺设计了一款电调衰减器及放大器芯片,使单元电路的面积分别缩减至0.9 mm×0.9 mm和0.4 mm×0.6 mm,仅为原单元电路的1/30。通过单元电路与整体电路联合设计优化,在保证整体电路性能的基础上,简化了电路结构,减少了6个元器件。在芯片化改造的基础上,进一步小型化整体电路,使整体电路体积减小了18%。通过上述系列措施,最终将电路体积缩小至18 mm×15 mm×3.5 mm,仅为原电路的1/3且增益和遥测电压性能指标进一步提升。

AGC放大器低频杂散问题研究

自动增益控制(AGC)放大电路,通常用于无线通信系统接收通道中,起到中频信号放大作用,利用其自动增益控制功能保证接收通道在较大的输入信号强度范围内输出功率稳定。在电路应用过程中,AGC放大器会在某种特定情况下出现杂散问题,影响系统正常工作。本文开展了一系列深入的分析工作,定位该问题与运放的稳定性有关。为解决这一问题,进一步分析了影响运放稳定性的因素,并采取了相应的措施,对电路进行优化改造,最终彻底解决该问题。本文的工作成果不仅解决了工程应用的问题,并为AGC电路设计及性能提升积累了宝贵的经验。

一种基于同轴结构的微波限幅器设计方法

文章介绍一种基于同轴结构的微波限幅器设计方法。限幅电路采用PIN二极管和半有源式电路结构,实现高功率限幅特性。利用混合集成电路工艺实现限幅电路气密封装,再将气密封装装配到不锈钢同轴封装内,实现具有气密性的同轴限幅器结构。产品体积为34 mm×Φ9 mm,测试结果表明,在300 MHz~2 000 MHz频带内,插入损耗小于1 dB,可承受峰值超过1 000 W的功率,泄漏功率小于16 dBm。该设计可显著缩小限幅器产品体积,便于整机系统安装和更换,具有广阔的应用前景。

S波段接收通道的小型化研究

基于Ga As单片集成电路工艺,对接收通道的关键元器件低噪声放大器和电调衰减器进行了芯片化设计。采用基于多层高温共烧陶瓷埋线工艺设计的金属化陶瓷外壳,对接收通道进行了微组装。测试结果表明,该S波段接收通道接收动态范围大于60 d B,增益大于95 d B,噪声系数小于1.3 d B,本振抑制大于30 d Bc,中频信号的谐波抑制大于30 d Bc。当中频自动增益控制电路起控时,接收通道输出功率稳定在(2±0.5)d Bm。该接收通道采用+5 V供电,工作电流小于250 m A。整个接收通道的尺寸仅为20 mm×13.8 mm×5.75 mm,其性能优异且集成度非常高,小型化优势非常明显。

微波混合集成电路的ESD设计

主要介绍了微波混合集成电路ESD设计的一些探索工作,对两种不同功能和形式的混合集成电路的抗静电能力和电路中的薄弱部位进行了研究和分析。依据实验摸底结果并结合电路的自身特点,有针对性地进行ESD保护电路设计,既有效提高了电路的抗静电能力,又保证电路的微波电性能不受较大的影响。试验结果表明,运用这种电路后,使得HE393B宽带放大器防静电能力从300 V提高到1 500 V,HE010电压产生器达到800 V。

S波段小型化接收通道设计

阐述了S波段小型化接收通道工作原理,并对设计方案与测试结果进行了分析。仿真软件仿真腔体谐振,通过合理设计腔体结构能够保证腔体谐振点远离所用频率范围。在设计中采用了薄膜体声波谐振滤波器、声表面波滤波器、微波单片集成电路有源芯片及微组装薄膜工艺来实现通道小型化。测试结果表明,该S波段小型化接收通道增益大于50dB,噪声系数小于3dB,本振抑制大于60dBc,中频信号谐波抑制大于40dBc。整个接收通道尺寸仅为28mm×20mm×5mm,其性能优异且集成度高,小型化优势明显。