毫米波单片集成数字衰减器的研究(2)
2.4.1 0.5dB衰减位的设计19
2.4.2 1dB衰减位的设计..21
2.4.3 2dB衰减位的设计..22
2.4.4 4dB衰减位的设计..24
2.4.5 8dB衰减位的设计..25
2.4.6 16dB衰减位的设计.27
2.5 吹冰位数字衰减器的级联.29
3 总结32
4 致谢33
5 参考文献..34
1. 绪论
根据定义可知：“单片毫米波集成电路（Millimeter Wave Monolithic Integrated Circuit, MMIC）是一种把有源和无源元器件制作在同一块半导体基片上的毫米波电路，其工作频率从1GHz到100GHz以上，广泛用于各种不同技术及电路中”。这种毫米波电路同普通的毫米波集成电路（MIC）不同。
单片毫米波集成电路包括多种功能电路，如低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、混频器、上变频器、检波器、调制器、压控振荡器(VCO)、开关、移相器、衰减器、MMIC收发前端，甚至整个发射/接收(T/R)组件(收发系统)。由于MMIC的衬底材料(如GaAs、InP)的电子迁移率较高、带禁宽度宽、工作温度范围大、毫米波传输性能好，所以MMIC具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。
本章主要介绍了MMIC的发展历史，MMIC的应用以及MMIC数字衰减器国内外研究现状。
1.1 MMIC技术发展概况
在MMIC技术发展历史中，砷化嫁(GaAs)是使用最广泛的半导体材料，这在于砷化嫁材料适合于制造高频率的晶体管和低损耗的无源元器件。砷化镓基晶体管技术研究的突出发展是由 Caswell Plessey研究所的 Jim Tumer于1962年取得的，他基于研究砷化镓基双极性晶体管不成功的经验，将兴趣首先转移到砷化镓场效应管的研究上。 1967年，Plessey光电毫米波公司加工出了栅长为4μm的砷化镓场效应晶体管，该晶体管在 1GHz条件下的增益为10dB。这个晶体管是第一个商用化器件，被称为GATI。随着电子束印制技术的发展，促使了第一个1μm栅长的器件在 1971年诞生了，该器件能在10GHz的条件下提供增益，随后商品化并在市场上被称为GAT3。在这最初的十年中， GaAs MESFET的研究和发展局限在Caswell和IBM公司。
伴随着研究和生产高性能毫米波晶体管工作的深入，将半导体器件和微带线集成在一起的电路研究随之开始。毫米波单片集成电路这个概念最早起源可以追溯到1964年，它是根据相控阵雷达天线需求收发模块 (T/R模块) 设想出来的。1968年， Texas Instrument公司的Mao，Jones和Vendelin报道了第一个砷化镓基MMIC芯片，它仅是一个集成了二极管和微带线的简单混频器电路。基于晶体管MMIC的最初设想由Caswell公司的一位硅集成电路设计师 Michael Gay提出，但这只是一种设计思想，MMIC芯片并没有实现。直到 1976年，Pengeny和Tumer利用砷化镓衬底半绝缘性质，研制成了x波段砷化镓MESFET单片低噪声放大器电路。最初几款MMIC芯片成功之后，全球范围内MMIC技术的研究热情很快增长，到1979年，IEEE专门举行了研讨会，致力于推动GaAsIC技术的发展。此后，成千上万篇有关的技术文章陆续发表，它们中大多数报道了具有更高工作频率、更好性能的器件技术的发展，这些文章引起了全球范围内的研究兴趣，它们的贡献成为MMIC技术发展史上的一个里程碑。