Попов м А, Толстолуцький С І, Синявський Г П, Лерер А М, Лабунька О С Ростовський державний університет вул Зорге, 5, м Ростов-на-Дону, Росія

Анотація – Розроблена і виготовлена ​​монолітна інтегральна схема НВЧ атенюатора на арсеніді галію з великою глибиною регулювання модуля коефіцієнта передачі Експериментально досліджені S-параметри в діапазоні частот від О до 3,0 ГГц

I Введення

Пристрої управління амплітудою і фазою сигналу широко застосовуються в сучасній радіоелектроніці Інтерес до них особливо зріс останнім часом у звязку з розробками систем з фазованими антенними решітками (ФАР) Мініатюрні пристрої, що забезпечують вьюокую відтворюваність, що мають низьку ціну і не потребують ручного налаштування, можуть бути найбільш оптимальним чином реалізовані у вигляді монолітних інтегральних схем (МІС) СВЧ на арсеніді галію

Метою роботи є проектування і виготовлення монолітної інтегральної схеми НВЧ атенюатора на арсеніді галію з великою глибиною регулювання модуля коефіцієнта передачі та експериментальне дослідження його S-параметрів при різних значеннях керуючих напруг

II Проектування та виготовлення

Для досягнення поставленої мети була використана схема атенюатора Т-типу Електрична схема атенюатора наведена на рис 1 В якості електрично керованих резистивних елементів використовуються пасивні польові транзистори з барєром Шоттки (ПТШ), що забезпечують мале енергоспоживання і високу швидкодію пристрою

Рис 1 Електрична схема атенюатора

Fig 1 Attenuator electric circuit

Мікросхема виготовлена ​​на структурі арсеніду галію з концентрацією носіїв в активному п-шарі 210 ^ ^ см ^ товщиною 0,2 мкм і контактним п ” – шаром Довжина затвора транзисторів – 0,7 мкм Відстань витік-стік – 3,6 мкм Контактні майданчики мають розміри 100×100 мкм ^ Розмір кристала –

0,                         7×0, 9×0, 125 мм ^ Технологія виготовлення МІС аналогічна описаної в [1] Ширина затвора ПТШ, включених послідовно – 480 мкм Шунтуючі ПТШ мають ширину 360 мкм Цифрами 1 і

2 позначені СВЧ вхід і вихід мікросхеми, буквами А і В – контактні площадки для подачі керуючих напруг, G – контактні площадки для

заземлення На рис 2 представлена ​​фотографія кристала МІС атенюатора на пластині

Рис 2 Мікрофотографія кристала атенюатора

Fig 2 Attenuator photomicrography

III                       Характеристики МІС

Виготовлені МІС СВЧ аттенюаторов після поділу на кристали і контролю статичних параметрів монтувалися у вимірювальний модуль для проведення СВЧ вимірювань Кристали приєднувалися до плати за допомогою золотих дротяних висновків Заземлення здійснювалося через край кристала

Частота, ГГц

Рис 3 Сімейство АЧХ атенюатора

Fig 3 Insertion loss

4 Вимірювання S-параметрів проводилося за допомогою векторного аналізатора ланцюгів на малосигнальний режимі в діапазоні частот 0-3,0 ГГц Результати вимірювань S-параметрів представлені на рис 3На рис 3 представлено сімейство характеристик внесеного ослаблення для атенюатора при різних керуючих напругах Були отримані мінімальні втрати 1,5-2,5 дБ, нерівномірність амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) не більше

1, дБ, максимальний внесене ослаблення 35 дБ Для діапазону 1,0-2,0 ГГц мінімальні втрати становлять 1,5-1,8 дБ, нерівномірність АЧХ – не більше 0,3 дБ Максимальний рівень внесеного ослаблення для цього ж діапазону частот становить 35-37 дБ, нерівномірність АЧХ – не більше 2 дБ Управляючі напруги підбиралися експериментально для забезпечення мінімального КСХН входу

На рис 4 представлені результати вимірювань КСХН входу атенюатора залежно від внесеного ослаблення для двох значень частот З рис 4 видно, що узгодження МІС з трактом залишається хорошим в усьому діапазоні зміни коефіцієнта ослаблення до 15 дБ (КСХН не більше 1,3) Із збільшенням коефіцієнта ослаблення КСХН збільшується до

3,0 (При коефіцієнті передачі -25 дБ на частоті

2 ГГц) і більше

Рис 5 Залежність фази від коефіцієнта передачі

Рис 4 КСХН входу атенюатора Fig 4 VSWR versus attenuation

Fig 5 Attenuator phase performance

Зміна фази на виході слабо залежить від коефіцієнта передачі при малих внесених втратах (див рис 5) У цьому випадку активна складова провідності транзистора домінує, і внесок реактивної складової малий При зміні коефіцієнта передачі до -10 дБ фазовий зсув на виході атенюатора не перевищує 10 ° З ростом внесених втрат, тобто в міру замикання прохідних транзисторів, роль реактивної складової зростає і залежність фази від коефіцієнта передачі збільшується

IV                                      Висновки

Розроблена і виготовлена ​​монолітна інтегральна схема НВЧ атенюатора Т-типу на арсеніді галію з великою глибиною регулювання модуля коефіцієнта передачі, що використовує як електрично керованих резистивних елементів пасивні польові транзистори з барєром Шоттки Експериментально досліджені S-параметри в діапазоні частот від О до 3,0 ГГц при різних значеннях керуючих напруг

20 МІС СВЧ атенюатора забезпечує нерівномірність АЧХ не більше 2,0 дБ в смузі частот 1,0 ГГц при зміні внесеного ослаблення від

15 до 35 дБ КСХН не більше 1,3 (при ослабленні не більше 15 дБ)

30 У діапазоні частот 0-3,0 ГГц МІС атенюатора забезпечує мінімальне внесене згасання 1,5 дБ при нерівномірності АЧХ не більше 1,0 дБ Максимальне внесене згасання в діапазоні 0,5 ГГц не менше 35 дБ

V                           Список літератури

[1] Толстолуцький С І, Попов М А, Казачков В В Твердотільний керований СВЧ атенюатор на арсеніді галію для діапазону 0-4 ГГц В кн: 15-я Міжнародна Кримська конференція «СВЧ-техніка та телекомунікаційні технології » Матеріали конференції [Севастополь, 12-16 вересня 2005г] – Севастополь: Вебер, 2005, с 179-180

DC-3 GHz GaAs MMIC VARIABLE ATTENUATOR

Popov MA, Tolstolutsky SI, Sinyavskiy GP, Lerer A М, Labunko OS

Rostov State University

5,                     Zorge str, Rostov-on-Don, Russia

3 GHz broadband microwave monolithic variable attenuator with dimensions 07x09x0125mm^has been developed VSWR better than 13, 15-25dB insertion loss and 20 dB bandpass flatness have been obtained

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р