基于GaAs E/D PHEMT工艺的Ku波段双通道幅相控制多功能芯片

基于GaAs增强/耗尽型赝配高电子迁移率晶体管(E/D PHEMT)工艺设计了一款14~18 GHz的双通道多功能芯片。芯片集成了单刀双掷(SPDT)开关、6 bit数控移相器、4 bit数控衰减器和增益补偿放大器。采用正压控制开关以减小控制位数;优化移相、衰减和放大等电路拓扑结构,以获得良好的幅相特性;采用紧凑布局、双通道对称的版图设计,以实现小尺寸和高性能。测试结果表明,+5 V电压下,接收通道增益大于3 dB,1 dB压缩点输出功率大于8 dBm;发射通道增益大于1 dB,1 dB压缩点输出功率大于2 dBm;64态移相均方根误差小于2.5°,16态衰减均方根误差小于0.3 dB,芯片尺寸为3.90 mm×2.25 mm。该多功能芯片可实现对射频信号幅度和相位的高精度控制,可广泛应用于微波收发模块。

一种W波段硅基多通道多功能芯片

为实现W波段多通道收发芯片小型化,研究了多层硅片垂直堆叠实现的三维硅基异构集成技术。基于高精度刻蚀工艺制作掩埋芯片的槽体和腔体,利用金属化通孔和上、下金属层实现了集成波导传输结构和滤波结构,结合金属化通孔的紧密分布实现了电磁屏蔽侧墙,该工艺在实现小型化的同时保证了抗干扰能力。采用高深宽比的通孔刻蚀技术和金属化技术实现信号的垂直传输,通过金丝键合实现微波单片集成电路(MMIC)芯片和硅基传输结构的物理连接,使用低温晶圆键合技术实现了硅片垂直堆叠,最终经微组装技术实现了92~96 GHz多通道多功能芯片。经测试,接收通道噪声系数小于6.2 dB,接收增益约大于14 dB,发射通道饱和输出功率达到20 dBm,验证了该技术的可行性,为W波段小型化多功能芯片提供了良好的设计思路。

GaAs及GaN微波毫米波多功能集成电路芯片综述

综合论述了GaAs和GaN微波毫米波的收发多功能芯片、幅相多功能芯片和GaAs限幅放大器集成芯片的发展状况、电路结构和性能特性,简述了收发多功能中的功率放大器和低噪声放大器的设计方法、幅相多功能中数字移相器和衰减器的设计方法,给出了限幅低噪声放大器中限幅器的设计参考。

基于GaAs工艺的L波段收发多功能芯片设计

基于0.15μm GaAs伪形态高电子迁移率晶体管(Pseudomorphic High Eleotron Mobility Transistor,PHEMT)工艺,设计了一款L波段收发多功能芯片。芯片内部集成6位数控衰减器、6位数控延时器、接收放大器、发射放大器、单刀双掷开关及数字驱动电路。经测试得到,接收通道增益大于3 dB,1 dB压缩输入功率大于3 dBm,噪声系数小于4 dB,64态衰减精度均方根(Root Mean Square,RMS)小于0.6 dB,64态延时精度RMS小于8 ps;发射通道增益大于24 dB,饱和输出功率大于23 dBm,64态延时精度RMS小于8.7 ps。芯片尺寸为4.00 mm×4.00 mm×0.07 mm。

一款高精度宽带多功能芯片的设计

基于0.15μm的GaAs pHEMT工艺,研制了一款覆盖X-Ku频段的高精度多功能芯片。该芯片集成了单刀双掷开关、驱动放大器、低噪声放大器和6位数控衰减器等功能模块。其中低噪声放大器采用电流复用技术降低功耗,并通过并联反馈进行增益补偿实现较好的增益平坦度。驱动放大器采用三级结构,并采用逐级增大管芯尺寸和功耗的方法提高线性度。数控衰减器在传统的T型衰减结构的基础上,加入串联电感和并联电容进行改进,保证较高衰减精度的同时减小了附加相移误差。测试结果表明:该多功能芯片在10~18 GHz范围内,接收通道增益14 dB,输出功率1 dB压缩点大于10 dBm,功耗0.2 W,衰减均方根误差值小于0.4 dB,附加相移均方根误差值小于2°;发射通道增益20 dB,输出功率1 dB压缩点大于17 dBm,功耗0.25 W。芯片尺寸仅3.5 mm×1.8 mm。

0.8~18 GHz放大衰减多功能芯片

文章介绍了基于GaAs0.15μmpHEMT工艺的0.8~18GHz放大衰减多功能芯片的设计,给出了在片测试结果。该芯片集成了共源共栅行波放大单元、三位数控衰减单元和三位并行驱动单元,在0.8~18GHz的超宽带频率范围内,噪声系数典型值≤4.5 dB,增益≥11 dB,且具有3 dB的正斜率,P-1大于13 dBm,输入输出驻波≤1.8,3 bit数控衰减单元2/4/8 dB,衰减精度≤0.5 dB。其中放大器采用单电源+3.3 V供电,工作电流小于60 mA,TTL驱动电路采用-5 V供电,工作电流小于3 mA。芯片尺寸为:2.6 mm×2.8 mm×0.1 mm。

Ku波段镜像抑制混频多功能MMIC芯片设计

设计了一款12~16 GHz低噪声、高镜频抑制下变频混频多功能单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC)芯片,电路基于先进化合物半导体工艺制成,集本振驱动放大器、低噪声放大器及正交双平衡混频器于一体,射频(Radio Frequency,RF)频段覆盖12~16 GHz,中频(Intermediate Frequency,IF)工作范围为2~3.5 GHz,芯片面积约为6 mm^(2),实现了高集成度。芯片实测结果表明,在工作频带内,当本振信号输入为0 dBm、射频信号输入为-20 dBm时,噪声系数小于1.5 dB,变频增益典型值为14 dB,镜像抑制大于30 dB。该芯片整体结构紧凑,具有低噪声、高镜频抑制以及高隔离度等良好性能,非常适合应用于接收前端。

K波段高效率GaAs收发一体多功能芯片

研制了一款K波段(23~25 GHz)收发一体化多功能芯片。该芯片集成了单刀双掷开关(SPDT)、接收支路低噪声放大器和发射支路高效率功率放大器。为兼顾低噪声和高效率功率特性,对电路的拓扑结构进行了优化选择和设计。在器件特征工作频点,采用开关模型、噪声模型和非线性大信号模型进行联合仿真设计。测试结果表明,该收发一体多功能芯片在23~25 GHz范围内,接收支路增益23 d B、噪声系数2.5 d B,工作电流仅为12 m A;发射支路增益为30 d B,1 d B压缩点输出功率为18.7 d Bm,功率附加效率达到30%,动态电流仅为70 m A。芯片尺寸小,仅为3.5 mm×2.5 mm。

X波段宽带幅相多功能芯片设计

为了降低相控阵天线T/R组件的尺寸和成本,提高集成度,该文基于0.5μm GaAs pHEMT工艺,设计了一款X波段宽带幅相多功能芯片。芯片在架构设计方面除了集成传统的6位数字移相器、6位数字衰减器、单刀双掷开关和驱动放大器以外,新引入了2位数字延时器,实现了收发通道的幅相与时延的独立控制和单芯片集成,改善了宽带相控阵应用中的波束色散。在幅相特性方面,采用高低通移相网络和开关型衰减拓扑,实现平坦的移相、衰减特性,并有效降低了寄生调幅和附加相移。实测结果表明:8~12 GHz工作频带内,64态移相均方根(RMS)误差小于3.5°,寄生调幅RMS小于0.3 dB;64态衰减RMS误差小于0.4 dB,附加相移RMS小于2.5°;延时器延时误差小于1.5 ps。芯片尺寸为5.0 mm×3.5 mm。

微流体功能芯片检测装置在流感病毒检测中的初步研究

目的建立一种新型有效、快速、灵敏的呼吸道病毒检测技术。方法用微流体生物功能芯片微量检测系统检测传染性强、潜在世界大流行危害的流感病毒。结果该技术检测限度约在病毒粒子104。结论初步研究表明微流体生物功能芯片是一种快速、灵敏的检测系统,对病原微生物感染,尤其是对经空气传播的病毒的快速检测辅助临床诊断具有重要作用。此外在控制病房的院内感染也将发挥其作用。

基于GaAsPHEMT的6～10GHz多功能芯片

介绍了一种基于GaAsPHEMT工艺的多功能芯片（MFC）设计。该芯片主要用于双向放大，具有低噪声性能和中等功率能力。综合考虑噪声、功率、效率和有源器件的正常工艺波动，选取合适的器件及其工作点、电路拓扑结构，使电路性能达到最优。采用大信号模型、噪声模型和开关模型联合仿真完成该芯片设计，并对版图进行电磁场仿真。测试结果表明，在6～10GHz频带内：小信号增益大于18．5dB，增益平坦度小于±0．2dB，输入／输出电压驻波比小于1．4：1，噪声系数小于2．2dB，1dB压缩点输出功率大于14dBm。芯片尺寸为2．4mm×2．6mm。

一种超小型7～8.5 GHz GaAs多功能芯片

随着微波T/R组件小型化需求的增加,微波单片集成电路（MMIC）向小型化和多功能发展。基于GaAs E/D PHEMT工艺成功研制了一款超小型7~8.5 GHz幅相控制多功能芯片。片上集成了T/R开关、6 bit数字移相器、6 bit数字衰减器、增益放大器和并行驱动器。通过在开关和放大器的匹配电路中较多地使用集总元件以及通过电磁场验证优化版图布局,实现了芯片的小型化。测试结果表明,多功能芯片的接收状态增益大于0dB,1 dB压缩输出功率（P-1）大于12 dBm;发射状态增益大于1 dB,1 dB压缩输出功率大于13 dBm。在接收和发射状态下,移相64态均方根（RMS）误差小于1.5°,衰减64态RMS误差小于0.4 dB,输入输出回波损耗小于-14 dB。裸片尺寸为3.50 mm×2.55 mm×0.07 mm。

利用功能分类基因芯片研究不同品种猪脂肪中特定基因的发育性变化

利用Oligo功能分类基因芯片检测了瘦肉型的长白猪和脂肪型的太湖猪在1、2、3、4和5月龄间背部皮下脂肪中脂肪沉积代谢和细胞生长调控相关基因的动态表达变化。差异表达分析结果显示1～5月龄的品种间分别有10、6、11、8和19个基因的表达差异倍数大于2倍,且长白猪有25个基因在不同月龄间的表达差异达显著水平(P<0.05)。其中血管生成素样蛋白4(ANGPTL4)、组织蛋白酶K(CTSK)、异柠檬酸脱氢酶2(NADP^+)(IDH2)、脂蛋白脂酶(LPL)、苹果酸酶1(MEI)、硬酯酰辅酶A去饱和酶(SCD)和解藕联蛋白2(UCP2)这7个基因不仅在同月龄的品种间和品种内的不同月龄间差异表达,主成分分析结果也显示其表达模式明显偏离其他基因,提示受到了特殊的调控。聚类分析结果显示1～5月龄间长白猪中正调控脂肪酸代谢基因的表达量逐渐上调,太湖猪中参与细胞生长调控基因的表达量平缓波动且变化幅度相对较小。另外,5个差异表达基因的荧光定量RT-PCR验证结果均与芯片结果呈正相关趋势。结果成功筛选出了对猪胴体和肉质性状可能具有重要影响并值得深入研究的一些候选基因,初步揭示了相关基因的表达变化规律,为了解生长发育过程中脂肪酸合成与水解的动态平衡过程提供了基础数据。

功能基因芯片技术在生物冶金研究中的应用进展

功能基因芯片技术可快速、准确、高通量地检测和分析冶金微生物的种群结构、群落动态和功能活性,从而实现微生物生长代谢活动的实时监测和高效浸矿微生物的快速筛选.介绍了冶金微生物功能基因芯片的技术特点,以及在微生物生态学和功能学分析方面的应用情况,分析了该技术目前存在的主要问题及应用前景.

利用功能基因PCR芯片探讨过表达Slit2基因与老年小鼠淀粉样蛋白产生沉积的关系

目的通过对比老年Tg-Slit2小鼠与AD小鼠Tg-2567淀粉样蛋白产生和清除相关基因表达差异,初步探讨过表达Slit2基因与老年小鼠淀粉样蛋白产生沉积的关系。方法选取14月龄雄性C5BL/6小鼠、TgSlit2小鼠和Tg-2576小鼠作为实验研究对象,利用Aβ1-40和Aβ1-42抗体对小鼠脑组织进行免疫组化染色,同时通过脑总RNA提取、RNA质量鉴定、c DNA合成以及PCR芯片检测,获得功能基因表达情况,并对两种转基因小鼠与野生型小鼠AD基因表达进行差异化比较分析。结果 Tg-Slit2小鼠相比与同年龄的Tg-2576小鼠,脑组织中并未发现典型的Aβ沉积表型,脑组织功能基因芯片分析发现,与同年龄的C57BL/6小鼠相比,Tg-Slit2有16个基因显著上调,8个基因显著下调,而Tg-2576小鼠14个基因显著上调,17个基因显著下调。进一步对差异基因分析发现,三种小鼠鼠源的淀粉样蛋白前体基因APP表达无差异,而与Aβ产生相关的Psen2基因在Tg-2576小鼠中显著上调,与Aβ清除相关的LRP6和LRP8则发生显著下调,但这些基因在Tg-Slit2老年小鼠中并未发现显著改变。结论14月龄过表达Slit2小鼠未产生Aβ的沉积,Aβ相关基因也未显示出与Tg2576小鼠相似的改变。

一种9端口微波多功能收发芯片在片测试技术

多功能芯片由单入单出单通道升级为多入多出多通道收发芯片,并大量应用于现代通信领域。针对多收发通道多功能芯片测试过程中,多次移动探针、重复压针、无法自动测量、测试效率低等不足,研究了多端口在片校准技术。通过去嵌入校准方法,将校准面移到探针尖端,实现了多端口微波探针在片精确校准。提出了一次压针测试多端口芯片各项参数的方法,利用定制的集成多端口共面探针,搭建了一次压针全通道测试系统,通过软件控制开关矩阵,完成多端口信号传输及数据采集,实现一次压针全通道测试。并与传统测试方法的测试数据进行对比分析,证明了该方法的可行性。

多功能调制芯片Stel-1109的原理及应用

对多功能调制芯片Stel－1109的功能、原理及内部结构做了较详细的介绍，并给出了在高速正交调制中的应用实例。在该系统中，应用Stel-1109的QPSK调制方式，实现了高速正交扩频编码和调制。

应用功能分类基因芯片筛选卵巢癌淋巴结定向高转移细胞系中差异性表达基因

目的:在裸鼠体内建立以人卵巢浆液性乳头状腺癌细胞系SKOV3具有淋巴结定向高转移亚克隆第二代SKOV3-pm2、第三代SKOV3-pm3细胞系,应用基因芯片技术比较这3种具有不同淋巴结定向转移能力的细胞亚系中基因表达谱的差异,寻找卵巢癌侵袭转移相关基因。方法:采用Trizol一步法抽提SKOV3、SKOV3-pm2、SKOV3-pm33种细胞总RNA;取等量RNA逆转录合成cDNA用Ampolabeling-LPR(linear polymerase re-action,线性聚合酶反应)法标记的cDNA链做探针,混合后与功能分类基因芯片[OligoTumor Metastasis Microarray Catalog No.OHS-028(人)]杂交,计算机分析后比较3种细胞中差异性表达基因,并应用RT-PCR技术对其中3个表达差异明显的基因进行验证。结果:共筛选出表达差异性基因60个,其中表达上调基因47个(ratio>3),有21个基因在SKOV3-pm2、SKOV3-pm3中共同表达上调;表达下调基因13个(ratio<0.5),有1个基因在SKOV3-pm2、SKOV3-pm3细胞中共同表达下调。结论:基因表达芯片检测与肿瘤淋巴体外转移模型相结合,为肿瘤转移研究提供了新方法、新思路。

先天性心脏病有关的风疹病毒Oligo探针与功能基因芯片的设计

目的风疹病毒(Rubella virus,RV)是先天性风疹综合征(先天性心脏病、先天性白内障和耳聋的三联综合征)的致病因素,本研究针对RV全基因组序列的生物信息学特点,设计RV 60-m er长链寡核苷酸探针,探讨寡核苷酸探针和功能基因芯片的设计方法。方法利用生物信息学软件Array Designer 2.0针对RV全基因组设计Tm值相近、长度均一的60-m er探针,利用其BLAST功能将所得探针在GenBank数据库进行序列比对分析,筛选得到RV特异性O ligo探针并设计成功能基因芯片。结果获得11条60-m er O ligo探针,用于打印成DNA芯片,拟用于RV检测与病毒基因表达功能分析。结论利用Array Designer 2.0软件设计芯片探针比常见其他方法更有效,尤其适合于病毒检测和病毒基因功能分析复合型芯片的设计。