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候無線電波首次用于探測濃霧中的船只，無線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的形式才產(chǎn)生。特別是X-波段雷達出現(xiàn)于第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時，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輛、船只、導彈和其他意圖危害我們?nèi)魏挝溲b力量的目標。這些武裝力量肩負保衛(wèi)我們的國家并維護其利益的責任。各種類型的雷達包括連續(xù)波(CW)雷達、雙極點雷達、相控陣雷達、脈沖雷達、單極點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(shè)計與工藝

　　Mimix Broadband公司樂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是一個典型的X-波段雷達相控陣天線元框圖。它的發(fā)送部分包括一個專門為脈沖雷達設(shè)計的，輸出為10W的功率放大級(XP1006)。輸出驅(qū)動級(XP1014)是一個1W的微波單片集成電路，它被設(shè)計用來驅(qū)動XP1006完成發(fā)送鏈路。公司不久就會為相控陣元的接收端提供一個低噪聲放大/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(jié)合可以為用戶提供高可重復性，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(shè)計圖

　　圖3 XP1006飽和輸出功率vs.溫度

　　率為+40 dBm時功率添加效率為30%(見圖3)。這種器件不僅包括片上偏置電路只需用戶提供一個-5V的偏置輸入，還提供了附加的柵偏置輸入進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進行了熱成像(見圖4)。與用模型進行熱阻抗預測不同，這種成像儀使Mimix能夠測量MMIC上所有器件的信道溫度，從而利用這個圖像可以實際的測量此MMIC的所有設(shè)備的信道溫度，由此得到一個更準確的熱阻值。只要熱阻計算出來，可靠性信息例如平均故障發(fā)生時間(MTTF)和單位時間內(nèi)故障(FIT)的就可以計算出來，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時的PAE為35%(見圖6)。這種器件包括片上偏置電路使用戶只需提供一個-5V的偏置輸入。與前面的功率放大器類似，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，并在不久以后會放出法蘭瓷封裝。

　　圖5 XP1014芯片設(shè)計圖