一种高增益低噪声5.25GHz Gilbert混频器的设计

基于Gilbert单元,本文采用0.18μm CMOS工艺设计了一个工作在5.25GHz的高增益、低噪声下变频双平衡混频器.该混频器采用电流注入技术以减少流经开关管和负载的电流,缓解电压裕度和功耗的限制.采用谐振电感抑制寄生电容的充放电,减小流入寄生电容的电流,从而降低闪烁噪声.在跨导管的源极接入电感,形成负反馈电路,从而提高了电路的线性度.基于0.18,m CMOS工艺与1.8V电源电压的后仿真表明,下变频混频器具有良好的250MHz中频输出特性,电路匹配良好,测试得到的转换增益为22.65dB,输入三阶交调点为-7.66dBm,在中频250MHz处的单边带噪声系数为5.58dB,整个电路的功耗为8.64mW.

深亚微米工艺CMOS Gilbert混频器噪声分析

深入研究了深亚微米工艺下的CMOS Gilbert混频器噪声产生机理,提出了深亚微米工艺下的混频器噪声系数性能解析模型.基于0.25μm标准CMOS工艺的Gilbert混频器仿真结果表明,该预测的噪声系数理论值与仿真结果相差最大为1.5 dB,相对误差最大为12.5%.

四类LO信号对CMOS Gilbert混频器增益影响分析

本文深入研究了CMOS Gilbert混频器在四类本振信号(Local Oscillator,LO)作用下的开关模型,提出了相应情况下的混频器电压转换增益修正公式。基于0.25μm标准CMOS工艺的Gilbert混频器仿真结果表明,本文预测的电压增益理论值与仿真结果相差最大为0.08dB,对CMOS混频器的优化设计具有指导意义。

C波段pHEMT单片Gilbert混频器

采用0.5μmpHEMT工艺研制了Gilbert式单片混频器,设计采用了电流注入技术及跨导级源端负反馈技术,在C波段测试表明:变频增益大于1.5dB,单边带噪声系数典型值为12.5dB,变频带宽约为DC～1GHz,所需本振功率实测值为1.6dBm。

低压NMOS衬底偏置折叠级联输入Gilbert混频器

利用衬底偏置技术和折叠级联输入的方法,采用SMIC 0.18μm CMOS工艺,解决了在0.8 V电源电压下输入管和开关管的"堆叠"问题,实现了一种低压N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管衬底偏置折叠级联输入Gilbert混频器,用于某双系统接收机.以其中的GPS(Global Position System)系统为例:射频信号、本振信号和中频信号分别为1575.42 MHz,1570MHz和5.42MHz.测试表明:该混频器变频增益超过15.66dB,双边带噪声系数为16.5 dB,输入1 dB压缩点约为-10 dBm,在0.8 V的电源电压条件下,消耗功率约为1.07 mW.该混频器功耗低、增益高、线性度好,可用于航空航天领域的电子系统.

基于电流模结构的超宽带无源混频器设计

采用SMIC 55 nm CMOS工艺,提出基于电流模结构的2~8 GHz超宽带高线性度直接下变频无源混频器结构.本设计主要结构为低噪声跨导放大器(low noise transconductance amplifier,LNTA)驱动I/Q两路电流模无源混频器,负载为低输入阻抗的跨阻放大器(trans-impedance amplifier,TIA),即LNTA-Passive Mixer-TIA结构.LNTA采用电容交叉耦合以及双端正反馈结构,解决阻抗匹配以及噪声等关键参数的折中问题.整个接收机链路获得较好的线性度及噪声性能,对于电源电压以及衬底噪声的鲁棒性也有所提升.后仿结果表明,在电源电压1.2 V情况下,射频输入信号频率为2~8 GHz,1 dB压缩点为−5.5 dBm,带内输入三阶交调点为−1 dBm,整体噪声系数为4 dB,核心版图面积为0.12 mm^(2).

太赫兹混频器噪声系数测量

噪声系数是评价高频电子器件传输信号性能的重要参数,随着工作频率的增加,高频电子器件的噪声系数通常会增大,现有噪声源的超噪比无法满足测量需求。为了实现高频电子器件噪声系数的测量,本文基于非相干光混频技术,将三束非相干光耦合进入单行载流子光电二极管,研制了220~325 GHz高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,超噪比可调谐至45 dB。通过Y因子法将其应用于大噪声系数、负变频增益太赫兹混频器噪声系数的测量。测量得到太赫兹混频器噪声系数的范围为16~32 dB,变频增益约为-13 dB,测量不确定度为0.43 dB。研制的高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,能够满足大噪声系数太赫兹电子器件的测量需求,对太赫兹电子器件噪声系数的测量以及指导器件的进一步优化有着重要的作用。

星载220 GHz分谐波混频器设计

为满足星载辐射计系统应用,提出了一款220 GHz次谐波混频器。基于平面GaAs肖特基二极管3D电磁模型,混频器电路和结构优化设计采用HFSS和ADS联合仿真实现。通过在50μm厚的石英基板上倒装反向并联二极管对以及采用纳米银胶将基板粘接在硅铝波导腔的工艺方式,设计并加工实现了一款210~240 GHz分谐波混频器,单边带最小变频损耗仿真结果为7.33 dB,实测变频损耗优于9.6 dB。按照某卫星规定的各项环境试验条件验证其在不同环境条件下的性能,结果证明该混频器试验前后一致性较好。

适用于WLAN接收机的高线性电流模式混频器设计

针对无线局域网接收机对低成本和线性度的定制化需求,设计了一款适用于IEEE 802.11 b/g/n/ax标准WLAN接收机的高线性度电流模式混频器;采用零中频接收机架构,电流模式混频器的电路结构主要包括跨导级放大器,混频开关级和跨阻放大器;通过跨导级两种工作状态的转换和跨阻放大器反馈电阻的两种取值变化实现了混频器的四档增益可调;混频开关级选用双平衡无源混频电路以提供良好的线性度;为了解决零中频接收机存在的直流失调问题,加入了一种电流注入式的直流失调校准电路,进一步提高了混频器的线性度;对跨阻放大器中的跨导运算放大器电路进行优化设计以提高其带宽,使跨阻放大器的输入阻抗足够小以保证混频器的线性度;基于180 nm RF CMOS工艺,对混频器进行仿真:当本振频率为2.4 GHz时,四档增益分别为38、32、27和21 dB,中频带宽可达20 MHz;噪声系数在高增益的情况下为8.46 dB,输入三阶交调点在低增益的情况下可达13.72 dBm;仿真结果表明,在较宽的中频带宽下,电流模式混频器取得了良好的线性度性能,满足WLAN接收机的定制化需求。

基于C++SuperMix库的SIS混频器的研究

基于C++SuperMix软件库对680 GHz接收机中的双槽双超导隧道结(SIS)混频器进行深入模拟研究.在环境温度为4.2 K、本地振荡器(LO)频率为680 GHz、本振功率为100 nW、中频频率中心为10 GHz和中频匹配阻抗为50Ω的条件下,采用二次谐波的谐波平衡法,在0~500 K热噪声源温度下对SIS混频器的输出噪声温度进行建模仿真研究.计算得出:当偏置电压在2~3 mV变化时,SIS混频器的输出噪声温度均小于50 K,表明所研究的SIS混频器具有较好的噪声性能.

基于太赫兹单片集成电路的560 GHz次谐波混频器设计

基于太赫兹单片集成技术,设计并加工了一款560 GHz次谐波混频器。建立了二极管的三维电磁模型进行全波仿真,并结合二极管SPICE参数模型,获得了包括寄生参数和本征参数的二极管完整模型。基于半分部−半整体设计法对电路进行了仿真优化,既具有灵活性,电路整体尺寸也较小。整体电路设计在3μm厚的GaAs薄膜上,有效地抑制了高次模的传输,同时降低传输损耗。通过铺大面积的梁氏引线提供足够的应力支撑,提高电路的稳定性。实验结果表明:本振驱动功率3 mW下,混频器在520~600 GHz射频范围内变频损耗小于11 dB。

混频器本振隔离度及增益对数字阵列雷达性能影响分析

根据数字阵列雷达收发链路模型,分析了本振噪声通过混频器隔离度对接收信噪比产生的影响、本振驱动电路增益(简称“本振增益”)在数字阵列雷达中频脉冲信号与本振脉冲信号无法完全对齐的情况下对发射输出波形及频谱产生的影响、本振隔离度及本振增益影响发射链路稳定性的机制,得出数字阵列雷达收发链路的设计应关注本振隔离度及本振增益的结论,以期为对混频器选型、设计以及收发链路的设计提供参考。

基于平面肖特基二极管的220GHz~330GHz分谐波混频器

为了满足太赫兹仪器仪表、被动成像、高速通信等系统对宽带谐波混频器的需求,基于平面肖特基二极管在25um厚的GaAs基片上研制了工作频率可覆盖标准矩形波导WR-3.4主模工作频段(220GHz~330GHz)的太赫兹宽带分谐波混频器。文章对二极管结构进行了改进,采用“T栅”结构实现了低寄生阳极结,改善了肖特基二极管寄生特性,提升了二极管性能。利用单片集成技术实现了二极管与无源电路的微米级对准,保证了宽带分谐波混频器的实现精度。实测结果显示,分谐波混频器在220GHz~330GHz范围内单边带变频损耗小于12dB,中频工作带宽可达35GHz(变频损耗小于12dB),1dB压缩点在-4dBm附近。文章同时进行了多个分谐波混频器样品测试,测试结果的一致性验证了该技术方案工程化应用的潜力。

用于干涉计算成像的硅交叉混频器设计

基于绝缘体上硅平台,设计并制作了一种用于光学干涉计算成像的硅交叉混频器,利用时域有限差分法对多模干涉耦合器和整个器件的结构参数优化仿真。仿真结果表明,输出端口具有良好的透过率。通过光刻工艺制备芯片并进行封装后,采用外加电压的方式对混频器的性能进行表征。测试结果表明:在1551.8 nm的工作波长下,施加电压后,输出光功率与电压呈正弦函数关系,验证了混频器中的干涉相长和干涉相消现象;使得两路输出端口发生π相位变化的电压为2 V,电压调控π相位偏转精度分别为0.991π和1.007π,计算可得相位偏差为0.79°。该器件的尺寸为435μm×80μm,结构简单,成本较低且性能稳定,在干涉成像领域拥有广阔的应用前景。

基于InP HEMT的太赫兹分谐波混频器芯片设计

基于70 nm InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款175~205 GHz分谐波混频器太赫兹单片集成电路(TMIC)。使用三线耦合Marchand巴伦实现本振信号的平衡-不平衡转换。在射频端口设计了紧凑型耦合线结构的带通滤波器,实现对射频信号低损耗带通传输的同时缩小了芯片尺寸。测试结果表明混频器在175~205 GHz频率范围内,单边带(SSB)变频损耗小于15 dB,典型值14 dB。混频器中频频带为DC~25 GHz,射频端口对本振二次谐波信号的隔离度大于20 dB。芯片尺寸为1.40 mm×0.97 mm,能够与相同工艺的功率放大器、低噪声放大器实现片上集成,从而满足太赫兹通信等不同领域的应用需求。

一种Ka频段宽带微波混频器的设计

设计了一款工作在Ka频段的无源双平衡宽带混频器。该混频器为环形结构,混频器件由四个肖特基二极管组成,巴伦采用螺旋线型Marchand巴伦的设计,解决了巴伦集成难度大的问题。为了改善端口隔离度不足的问题,文章设计了一种匹配结构,该匹配结构为一组高通滤波器,位置在本振巴伦和混频二极管堆中间,同时在本振和射频端口增加了固定衰减器,优化了端口驻波比。

一款18~40GHzMMIC无源双平衡混频器

基于0.15μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(p HEMT)工艺,设计了一款18~40 GHz的无源双平衡混频器。该混频器采用肖特基二极管构成的混频环和3耦合线Marchand巴伦的结构,提高工作带宽的同时也减小了芯片尺寸。当本振(LO)功率为14 d Bm、中频(IF)频率为100 MHz时,常温下流片测试的各项参数典型值为上下变频模式下LO/射频(RF)频段覆盖18~40 GHz,带内变频损耗为-7 d B,1 d B压缩点功率值为10 d Bm,LO到RF端口的隔离度为-25 d B,同时其余各端口之间具有优良的隔离度。中频频率覆盖DC~20 GHz,芯片尺寸为1.63 mm×0.97 mm。

基于多模干涉波导结构的90°光混频器设计与制作

设计并制作了一种基于多模干涉波导(MMI)结构的InP基90°光混频器芯片,该芯片的波导层材料为InGaAsP,包层和衬底材料为InP,芯片的单模波导宽度设计为2.6μm,多模干涉波导的长度和宽度分别设计为844和20μm。采用三维光束传播法(3D BPM),仿真分析了波导材料折射率、厚度、宽度和长度的工艺误差容限,仿真结果表明在1 535~1 565 nm波长范围内所设计的光混频器芯片的净插入损耗小于1 dB,相位偏差小于±5°。实验测试结果与仿真结果一致。

Gilbert综合征临床病理诊断及特征分析

目的分析总结25例Gilbert综合征临床、实验室检查和病理学形态,为临床病理诊断提供一定经验。方法收集2017年-2022年新疆医科大学第一附属医院Gilbert综合征25例,回顾分析Gilbert综合征的临床特征、实验室检查及病理学形态。结果(1)一般特征:男性16例,女性9例,年龄14岁-63岁,平均年龄40.1岁;(2)临床表现:25例患者中,12例以幼年开始反复出现皮肤黄染,6例偶尔出现乏力;(3)实验室检查:25例患者病毒血清学及自身免疫抗体均为阴性。血红蛋白[141.56±14.27 g/L]和网织红细胞计数[45.37±15.37109/L]均正常,抗人球蛋白溶血实验均为阴性。25例患者均有非结合胆红素(IBil)升高[49.49±31.08μmoL/L],碱性磷酸酶(ALP)有1例升高[69.87±58.05 U/L],结合胆红素(DBil)[1.60±1.70μmoL/L]、门冬氨酸氨基转移酶(AST)[24.84±7.29 U/L]、丙氨酸氨基转移酶(ALT)[26.07±7.44 U/L]和γ-谷氨酰转肽酶(γ-GGT)[24.32±13.41 U/L]均正常。21例患者利福平实验阳性;(4)影像学检查:B超、CT肝脾均未显示异常;(5)肝组织活检:25例组织病理学均显示肝小叶基本结构尚好,在肝小叶3区细胞内出现细小棕色颗粒,余无特殊改变。结论Gilbert综合征以非结合胆红素升高为特征,病理学以肝小叶3区细胞内出现细小棕色颗粒为特征,利福平实验多数为阳性。若临床表现、病理特征及实验室检查均符合条件可符合GS诊断,基因检测可确诊。

高灵敏度太赫兹探测模块氮化铌超导SIS混频器空间环境适应性研究

高灵敏度太赫兹探测模块(High Sensitivity Terahertz Detection Module,HSTDM)是中国巡天望远镜的科学载荷之一。HSTDM是一台工作频段为410~510 GHz的高灵敏度高频率分辨率的外差混频接收机,其核心是工作在10 K温区的氮化铌(NbN)基超导隧道结(Superconductor-Insulator–Superconductor,SIS)混频器。HSTDM将首次实现氮化铌(NbN)基超导SIS混频器的空间应用。NbN基超导SIS混频器应适应空间环境的特殊要求,如高可靠性,对振动、宇宙辐照和热变化的适应性。对NbN基超导SIS混频器进行的鉴定试验测试,包括正弦振动试验、随机振动试验、单粒子辐照试验、总剂量辐照试验和热循环试验。研究结果表明氮化铌(NbN)基超导SIS混频器能够满足HSTDM的空间应用需求。