多倍频程mmic六位数字衰减器的分析与设计

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1、目录硕士论文4．2六位数字衰减器级联设计与版图优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．434．2．1六位数字衰减器的级联⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一434．2．2六位数字衰减器的版图设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．3MMIC数字衰减器的制造与测试结果及其分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．474．3．1MMIC工艺简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯474．3．2MMIC数字衰减器的样品分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯48总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．57参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯58附录．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6lIV硕士论文多倍频程MMlC六位数字衰减器的研究与设

3、计1．引言微波通信系统不断的需要高性能的微型化的器件及设备来满足日益复杂的用户要求。能起到增益设定和控制功能的衰减器在很多领域都有应用需求【1】。例如：相控阵雷达、智能天线(要求可选择性覆盖方向图)、GSM、PCS、3G等应用领域。在砷化镓(GaAs)微波单片集成电路(MicrowaveMonolithicIntegratedCircuit，MMIC)出现之前，衰减器仅能使用PIN二极管作为开关元件，以普通微波集成电路(MicrowaveImegratedCireuit，MIC)技术实现，即使在10GHz左右的微波频段也是如此【l】。这类电路体积大

4、，而PIN二极管的驱动电路也相当复杂。近年来随着材料以及工艺的发展，目前已能实现外形尺寸小、质量轻、直流功耗小、性能优良的GaAsMMIC衰减器电路。实际上，已使复杂的新系统结构成为可能。在无线工业中，能对信号幅度进行控制、同时又能保持收发通路中系统功能完整性的GaAsMMIC数字衰减器的需求是很大的。如今，工作频率覆盖了直流到100Hz以上频率范围的数字衰减器已经大批量的上市。本章主要介绍衰减器的发展以及研究意义、MMIC的发展历史以及本文的研究内容。1．1衰减器的发展以及研究意义在微波传输过程中，为了降低传输线内的传输功率，控制一定的功率电平，

5、通常的做法就是在微波传输线中接入衰减器。一般地，从衰减方式上分，衰减器分为模拟衰减器和数字衰减器两种。模拟衰减器采用可变电阻器形成衰减网络，能够提供连续的幅度控制，通常应用在AGC控制回路、矢量调制器和自适应波束形成网络中。相比模拟衰减器，数字衰减器在宽频带内有更高的衰减精度、更优良的电压驻波比、更快的相应速度和更大的衰减动态范围，但不能提供连续的幅度控制、而且有相对较大的插入损耗。从控制形式上分，可分为电流控制和电压控制两种。相应的控制器件有PIN管、GaAsPHEMT等。但是PIN二极管具有体积大，消耗功率大、控制速度慢且带宽窄等缺陷。而相比P

6、IN管，GaAsPHEMT有极快的速度、极低的功耗、更高的工作频率，因而得到迅猛推广应用，需求量剧增。随着微波电路系统对体积带宽等的要求越来越高，GaAsMESFET(金属半导体场效应晶体管)微波单片集成电路以其固有的体积小，重量轻，频带宽等特点，逐渐获得广泛使用，自1982年M1vr年会上首次报道了GaAsMESFETMMIC压控衰减器以来，经过二十多年的发展，GaAsMMIC衰减器已趋于成熟。从目前发展趋势来看，未来几硕士论文年内发展的重点将会是宽带多位数字衰减器。国外开展MMIC研究较早，设备先进，工艺成熟，目前已经开展了许多单片衰减器相关研

7、究工作，并有报道已经实现了T／R组件的全单片化，使用MMIC工艺实现的衰减器和T／R组件的相控阵雷达己经应用于军事装备‘川。国内的MMIC开展的比国外晚，由于工艺水平不如国外先进，国内上市的MMIC数字衰减器产品性能与国外比，还有一定的差距。大部分还处于研发阶段。表1．1．1国内数字衰减器研究现状：2型号NCl306C．812XAl000．BD公司南京电子器件研华北集成电路设台湾Mimix公司究所计有限公司频段X波段50MHz一20GHz0．5GHz—l8GHzDC～18GHz最大衰减量15．5dB31．5dB27．9d13衰减步进0．5dB1dB

8、0．5dBO．9dB衰减精度§印．6dB<40．3dB钍0．25dB插入损耗<3．2dB<5dB§．2dB<5．5dB插入