Реализация радиотракта ППМ Ku-диапазона на основе комплекта многофункциональных МИС
А.В. Бутерин1, А.В. Иванов1, А.С. Щербаков1, А.В. Кондратенко2, Д.А. Шишкин2, П.С. Сорвачев2
1 Обособленное подразделение АО «Микроволновые системы» в г. Саратов
2 Обособленное подразделение АО «Микроволновые системы» в г. Нижний Новгород
Опубликовано в Сборнике статей XIII Всероссийской научно-технической конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ», Санкт-Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 27 – 31 мая 2024г., С. 277-281
Аннотация: в докладе представлены результаты разработки комплекта монолитных интегральных схем: векторного модулятора (в иностранной терминологии – Core Chip), реализованного на основе технологического процесса 0,15 мкм GaAs pHEMT, и оконечного устройства (в иностранной терминологии – Front-End Module), реализованного на основе технологического процесса 0,25 мкм GaN HEMT, а также пример реализации на основе данных монолитных интегральных схем радиотракта многоканального приемо-передающего модуля Ku-диапазона частот.
Ключевые слова: многофункциональная монолитная интегральная схема диапазона СВЧ, приемо-передающий модуль, аттенюатор, фазовращатель, малошумящий усилитель, усилитель мощности, антенный коммутатор, драйвер управления, арсенид галлия, нитрид галлия.
Введение
Использование электронной компонентной базы высокой степени интеграции является трендом при построении приемо-передающих модулей (ППМ). Интеграция нескольких функциональных узлов на один кристалл позволяет уменьшить габаритные размеры и повысить технологичность сборки всего ППМ, что, в конечном счете, приводит к снижению себестоимости производства. Кроме того, исключение большого числа сварных межсоединений, имеющего место при реализации тракта СВЧ на основе однофункциональных монолитных интегральных схем (МИС), позволяет добиться качественного улучшения параметров ППМ и минимизировать их разброс от модуля к модулю.
В настоящее время можно выделить ряд архитектур построения радиотракта ППМ на основе многофункциональных МИС (см. рисунок 1):
- Классическое решение в виде трех микросхем (малошумящий усилитель, усилитель мощности и векторный модулятор), ориентированное не на целевой диапазон частот, а реализованное в сверхширокополосном исполнении;
- Решение в виде двух микросхем: векторного модулятора, реализуемого, как правило, на основе GaAs технологического процесса, и оконечного устройства, реализованного на основе GaN процесса и содержащего малошумящий усилитель в приемном канале, усилитель мощности в передающем канале, а также антенный коммутатор, заменяющий ферритовый прибор в составе ППМ и отвечающий за переключение режимов «Прием/Передача»;
- Микросхема на основе GaAs технологического процесса с повышенной степенью интеграции СВЧ узлов (содержащая более одного приемо-передающего канала), используемая совместно с интегральной схемой управления, реализованной на основе кремниевого технологического процесса;
- Многоканальная интегральная схема векторного модулятора (формирователя диаграммы направленности набора излучателей, в иностранной терминологии – Beamformer), реализованная в Si/SiGe базисе.
