一种砷化镓工艺的双向真时延芯片设计

采用0.25μm GaAs pHEMT E/D工艺实现了X/Ku波段的双向真时延芯片的设计。通过在新型长号型延时结构中增加双向选择开关,实现了低插入损耗波动的双向数控可调真时延电路。其延时单元采用四阶和二阶电感耦合全通滤波器实现,单位面积下具有较高的延时量,并通过双向有源开关选择延时路径来控制延时大小。延时芯片的工作带宽为6~18 GHz,可实现3位延时,最小延时步进为15 ps,最大延时范围为106 ps。仿真结果表明,其具有相对较低的插入损耗8.1~15 dB,且损耗随时延的波动小于±2 dB。芯片尺寸为1.91 mm^(2),群时延均方根误差小于10 ps,回波损耗大于15 dB,直流功耗为110 mW,输入1 dB压缩点大于7 dBm。

基于微波光子收发共用真时延网络的相控阵波束合成

针对相控阵雷达宽带宽角波束扫描普遍存在的孔径渡越和波束倾斜的问题,提出了一种基于微波光子技术的相控阵波束形成网络系统,该系统采用收发共用的延时方式,在保证收发波束指向高度一致的同时也减少了系统的设备量。建立了16通道的收发共用的波束扫描系统进行实验验证,实现了X频段范围内的±30°的收发波束扫描,不存在波束倾斜现象,接收和发射波束指向高度一致,结合雷达系统分时收发工作的特点,可有效提升相控阵雷达系统的扫描探测能力。

一种新型路径共享真时延波束合成架构的设计

为满足宽带天线通信系统多输入多输出的要求,提出了一种新型路径共享真时延波束合成架构。通过真时延单元提供的一定延时差弥补信号到达天线的时间差,合成多路信号来提高输出能力。相比于传统的波束合成架构,该架构通过真时延单元共享,节省芯片面积。该架构具有中心对称性与可扩展性,可支持2M个输入和2K个输出。基于HHNEC0. 18μm CMOS工艺设计四入四出波束合成器单元,对提出的架构加以验证。仿真结果表明,工作频带为0. 5~1. 5 GHz,延时分辨率为80 ps、最大延时为720 ps。在天线间距为10. 5 cm的情况下,能够提供±43°和±13°四个扫描角度。输入输出回波损耗≤-10 dB,带内整体增益为约26 dB,增益平坦度≤3 dB。版图面积(包括I/O焊盘和ESD)为3. 69 mm×3. 62 mm。

基于130 nm CMOS工艺的X/Ku波段有源双向可衰减真延时电路

本文采用130 nm CMOS工艺设计了一个X/Ku波段的有源双向可衰减的真延时(true time delay,TTD)电路。本设计由7个真延时单元、6个有源双向开关、6位衰减器和数字控制电路组成。为了减小功耗并拓宽带宽,采用了基于LC的人工传输线(artificial transmission lines,ATL)进行延时。使用宽带双向有源双刀双掷(double-pole double-throw,DPDT)开关来补偿开关和延时单元的损耗;在参考信号路径上使用T型和π型衰减器,以最小化时延控制过程中的幅度变化。前仿真结果显示该电路具有0-508 ps的延时,4 ps的最小有限位,以及6-18 GHz的带宽,支持双向操作,实现了31.5 dB的衰减器覆盖范围,最小步进为0.5 dB,功耗为281 mW,且在发送和接收端的增益变化仅为-3.6±3.6 dB。

面向微波光子的硅基光子器件研究

片上集成是微波光子学的必然发展趋势,而基于SOI材料的硅基光子集成是集成微波光子技术最有潜力的发展方向。针对微波光子链路的需求,介绍了相关硅基光电子器件研究工作,包括高线性调制器、高饱和探测器、大范围可调微波真时延线和光波束形成网络延时模块等。