e5带低功耗电压可变衰减器的研究

《e5带低功耗电压可变衰减器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据集成电路设计与开发Dcs自口∞d隗vel叩m口nofIC一种宽带低功耗电压可变衰减器的研究杨强，周全(中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄050051)摘要：采用微波薄膜混合集成电路工艺设计并实现了一种砷化镓场效应管电压可变衰减器，在DC一20GHz带宽内插入损耗小于3dB，最大衰减量22dB，输入输出端口驻波比小于2．0，衰减动态范围在10dB以内时衰减平坦度小于1dB。该衰减器采用单电压源控制衰减量变化，控制电压在一2～ov内变化时，控制端口电流的实测值低于5肚A，具有显著的低功耗优点。关键词：宽带；低功耗；砷化镓场效应管；电压可变衰减器中图分类号：TN715文献标识码：A文

2、章编号：1003．353x(2007)04．332．03IksearchonBroadbandLowPowerCoI塔umptionVVAYANGQiang，ZHOUQuan(舭13山鼢∞砌加砌蹴，衄粥，肌批矾啪增050051，ch讹)Abs臼mct：ADC一20GHzVVA(voltage．contmlledvdableatte肌ator)w硼implementedand胁ricated试thhyb蒯IIlicrow孙eintegratedciI℃uitstechnolo盯．G00dpe南m蚰ceswereachieVedincludinginsertionlosslessth肌3dB，m

3、a对umattenu砒ionInoreman22dB，inputaIldoutputretumloss1essthaIl2．0，andtheIipplelessthaIl1dBatattenuation瑚geswi也inlOdB．711leVVAisolllycontmlledbyoneVariedsource，oncethecontrolvoltageVariesf沁m一2～0V，thecun．entismeasuredtobelessthan5pAinthesourceport，itiswithobviously10wDCpowerconsumption．Keywords：bmadbal

4、ld；lowpowercon8umption；GaAsFET；VVA1引言近年来，随着砷化镓半导体工艺水平的发展和微波电路计算机辅助设计技术的广泛应用，设计倍频程乃至多倍频程的宽带有源器件已成为较普遍的事情，然而微波系统中的控制单元却往往难以在覆盖相应宽频带的同时实现一定的技术指标，成为宽带系统设计的主要问题。微波控制电路常用的控制器件为PIN二极管，但其复杂的偏置电路和较大的驱动功耗需求给设计和使用者带来了不便。随着对砷化镓场效应管(GaAsFET)开关特性的深入研究，其高速、可控、低功耗以及潜在宽带工作特性等优点得到了广泛认可，在控制电路方面的应用也越加广泛。本文拟通过设计一种采用GaA

5、sFET制作的宽带可变电压衰减器说明GaAsFET在宽带控制电路332半导体技术第32卷第4期设计中的优越性。设计的GaAsFET．VVA，采用了微波薄膜混合集成电路工艺，在DC～20GHz带宽内实现：插入损耗低于3dB，最大衰减量22dB，输入输出端口驻波比小于2．0，衰减动态范围在10dB以内时，衰减平坦度小于1dB。该可变电压衰减器采用单电压源控制衰减量变化，控制电压在一2。0V内变化时，控制端口电流的实测值低于5肚A，具有显著的低功耗优点。2设计采用GaAsFET设计VVA电路所依据的半导体器件原理为：工作在线性区的FET，具有受栅压控制的可变电阻特性，基于此可构建Tee型、Pi型或

6、桥接Tee型结构的衰减网络，如图1所示。从宽带内的衰减动态范围和驻波特性综合比较，Tee型衰减网络的性能较为优越⋯。基于Tee2007年4月万方数据O眵Ib型衰减网络⑩酣型衰减网络(c)桥接1bc型衰减网络图1GaAsFET司变电压衰减网络的基本拓扑形式型衰减结构的VvA，介于FET开关模型中等效电容C山的影响，VVA在获得一定衰减量的同时较难实现低的插入损耗指标心j，这种情况主要在工作频率的高端体现较明显。而对采用薄膜混合工艺设计和制作的GaAsFET．VVA而言，低插入损耗指标的实现往往更加困难，有时甚至还会因此影响到衰减器的可使用性。除了混合电路制作时必须的键合、粘接或焊接等工艺步骤所

7、引入的不连续性以及寄生参量效应外，电路的插入损耗主要来源于FET器件的阻性损耗：为降低插入损耗Tee型网络中的串联支路应选用较大栅宽的FET，而并联支路则应采用小栅宽的FE寸3I。综合考虑FET尺寸对VVA各项指标的影响，实际选管情况为：串联支路FET栅宽阢为600肛m；并联支路FET栅宽形。为300“m。实际设计中还发现，在基本Tee型衰减网络的基础上，将低阻值电阻与串联支路上FET相并联，可改善VVA驻波