X波段相控陣雷達單片微波集成電路芯片組

　　相控陣元芯片組介紹

　　自從二十世紀頭十年的早些時(shí)候無(wú)線(xiàn)電波首次用于探測濃霧中的船只，無(wú)線(xiàn)電探測與測距或雷達就被人們逐漸認識。直到二十世紀40年代目前這種首字母縮寫(xiě)的形式才產(chǎn)生。特別是X-波段雷達出現于第二次世界大戰爆發(fā)時(shí)，并一直受到廣泛應用。典型的x-波段雷達應用包括空中交通管制、降雨探測、交通疏導和軍事應用。軍事應用包括探測及跟蹤車(chē)輛、船只、導彈和其他意圖危害我們任何武裝力量的目標。這些武裝力量肩負保衛我們的國家并維護其利益的責任。各種類(lèi)型的雷達包括連續波(CW)雷達、雙極點(diǎn)雷達、相控陣雷達、脈沖雷達、單極點(diǎn)雷達和合成孔徑雷達。今天使用的許多高級x-波段雷達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

　　設計與工藝

　　Mimix Broadband公司樂(lè )意于提供了一種非常有競爭力的高性能X波段雷達相控陣元芯片組.圖1是一個(gè)典型的X-波段雷達相控陣天線(xiàn)元框圖。它的發(fā)送部分包括一個(gè)專(zhuān)門(mén)為脈沖雷達設計的，輸出為10W的功率放大級(XP1006)。輸出驅動(dòng)級(XP1014)是一個(gè)1W的微波單片集成電路，它被設計用來(lái)驅動(dòng)X(jué)P1006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合可以為用戶(hù)提供高可重復性，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作用并提供了帶背面通孔的粗糙部件，便于進(jìn)行傳導環(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標準的表面貼裝，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三級功率放大器，該放大器大信號增益為21dB，能夠提供極好的輸入/輸出回波損耗。飽和輸出功

　　圖2 XP1006芯片設計圖

　　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。所有設備提供了100%的晶片RF、DC檢測和輸出功率性能檢測。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XP1006進(jìn)行了熱成像(見(jiàn)圖4)。與用模型進(jìn)行熱阻抗預測不同，這種成像儀使Mimix能夠測量MMIC上所有器件的信道溫度，從而利用這個(gè)圖像可以實(shí)際的測量此MMIC的所有設備的信道溫度，由此得到一個(gè)更準確的熱阻值。只要熱阻計算出來(lái)，可靠性信息例如平均故障發(fā)生時(shí)間(MTTF)和單位時(shí)間內故障(FIT)的就可以計算出來(lái)，并能得到更準確的安全工作最佳基本溫度。公司的網(wǎng)站上有更詳細的使用說(shuō)明描述XP1006的應用。

　　圖4 XP1006熱成像

　　激勵放大器

　　如圖5所示，XP1014 MMIC是一個(gè)8.5至11.0GHz，1W二級功率放大器，小信號增益為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。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芯片設計圖