X波段相控陣?yán)走_(dá)單片微波集成電路芯片組

　　相控陣元芯片組介紹

　　自從二十世紀(jì)頭十年的早些時(shí)候無(wú)線(xiàn)電波首次用于探測(cè)濃霧中的船只，無(wú)線(xiàn)電探測(cè)與測(cè)距或雷達(dá)就被人們逐漸認(rèn)識(shí)。直到二十世紀(jì)40年代目前這種首字母縮寫(xiě)的形式才產(chǎn)生。特別是X-波段雷達(dá)出現(xiàn)于第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時(shí)，并一直受到廣泛應(yīng)用。典型的x-波段雷達(dá)應(yīng)用包括空中交通管制、降雨探測(cè)、交通疏導(dǎo)和軍事應(yīng)用。軍事應(yīng)用包括探測(cè)及跟蹤車(chē)輛、船只、導(dǎo)彈和其他意圖危害我們?nèi)魏挝溲b力量的目標(biāo)。這些武裝力量肩負(fù)保衛(wèi)我們的國(guó)家并維護(hù)其利益的責(zé)任。各種類(lèi)型的雷達(dá)包括連續(xù)波(CW)雷達(dá)、雙極點(diǎn)雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、脈沖雷達(dá)、單極點(diǎn)雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)。今天使用的許多高級(jí)x-波段雷達(dá)典型特征為基于需要使用多相位陣元部件的有源相控陣。

　　一種利用六英寸0.5mm砷化鎵PHEMT器件模型技術(shù)的X波段雷達(dá)

　　設(shè)計(jì)與工藝

　　Mimix Broadband公司樂(lè)意于提供了一種非常有競(jìng)爭(zhēng)力的高性能X波段雷達(dá)相控陣元芯片組.圖1是一個(gè)典型的X-波段雷達(dá)相控陣天線(xiàn)元框圖。它的發(fā)送部分包括一個(gè)專(zhuān)門(mén)為脈沖雷達(dá)設(shè)計(jì)的，輸出為10W的功率放大級(jí)(XP1006)。輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)(XP1014)是一個(gè)1W的微波單片集成電路，它被設(shè)計(jì)用來(lái)驅(qū)動(dòng)XP1006完成發(fā)送鏈路。公司不久就會(huì)為相控陣元的接收端提供一個(gè)低噪聲放大/限幅MMIC,它具有卓越的噪聲系數(shù)和高超的功率限制能力。最后，要完成相控陣元控制鏈路，有寬帶衰減器(XA1000)和移相MMIC器件(XS1000)可供使用。

　　圖1 用于典型相控陣天線(xiàn)元的X波段雷達(dá)芯片組框圖

　　X-波段MMIC芯片組采用Mimix Broadband公司的6英寸0.5 μm的砷化鎵偽形態(tài)高電子遷移率晶體管(PHEMT)器件模型技術(shù)，并利用光閘印刷保證高可重用性和一致性。利用0.5μm工藝可以使用于器件淀積的光印刷技術(shù)成本更低，而這種工藝與六英寸晶元面積結(jié)合可以為用戶(hù)提供高可重復(fù)性，低成本MMIC芯片組解決方案。

　　所有Mimix公司的沖模產(chǎn)品都進(jìn)行了表面鈍化處理，這種處理起到了保護(hù)作用并提供了帶背面通孔的粗糙部件，便于進(jìn)行傳導(dǎo)環(huán)氧或共晶焊模連接處理。公司的大部分產(chǎn)品都有沖模和封裝兩種版本，其中許多都為符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的表面貼裝，兼容大量焊裝。.法蘭瓷和表面貼裝放大器都可以提供優(yōu)良的射頻性能和熱性能。

　　功率放大器

　　器件XP1006，如圖2所示，是一個(gè)8.5到11.0GHz 10W三級(jí)功率放大器，該放大器大信號(hào)增益為21dB，能夠提供極好的輸入/輸出回波損耗。飽和輸出功

　　圖2 XP1006芯片設(shè)計(jì)圖

　　圖3 XP1006飽和輸出功率vs.溫度

　　率為+40 dBm時(shí)功率添加效率為30%(見(jiàn)圖3)。這種器件不僅包括片上偏置電路只需用戶(hù)提供一個(gè)-5V的偏置輸入，還提供了附加的柵偏置輸入進(jìn)行分離式柵偏置控制。所有設(shè)備提供了100%的晶片RF、DC檢測(cè)和輸出功率性能檢測(cè)。此功放提供了沖模形式，不久之后還會(huì)提供法蘭瓷封裝。

　　位于休斯敦的公司研究室使用熱成像儀器在不同偏置條件下對(duì)XP1006進(jìn)行了熱成像(見(jiàn)圖4)。與用模型進(jìn)行熱阻抗預(yù)測(cè)不同，這種成像儀使Mimix能夠測(cè)量MMIC上所有器件的信道溫度，從而利用這個(gè)圖像可以實(shí)際的測(cè)量此MMIC的所有設(shè)備的信道溫度，由此得到一個(gè)更準(zhǔn)確的熱阻值。只要熱阻計(jì)算出來(lái)，可靠性信息例如平均故障發(fā)生時(shí)間(MTTF)和單位時(shí)間內(nèi)故障(FIT)的就可以計(jì)算出來(lái)，并能得到更準(zhǔn)確的安全工作最佳基本溫度。公司的網(wǎng)站上有更詳細(xì)的使用說(shuō)明描述XP1006的應(yīng)用。

　　圖4 XP1006熱成像

　　激勵(lì)放大器

　　如圖5所示，XP1014 MMIC是一個(gè)8.5至11.0GHz，1W二級(jí)功率放大器，小信號(hào)增益為18dB。其飽和輸出功率為+31dBm時(shí)的PAE為35%(見(jiàn)圖6)。這種器件包括片上偏置電路使用戶(hù)只需提供一個(gè)-5V的偏置輸入。與前面的功率放大器類(lèi)似，這些器件提供了100%的晶片RF、DC和輸出功率性能檢測(cè)。公司提供了它們的沖模形式，并在不久以后會(huì)放出法蘭瓷封裝。

　　圖5 XP1014芯片設(shè)計(jì)圖