微波毫米波技術(shù)基本知識(編輯修改稿)
2024-09-11 22:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 真空器件 行波管 反波管 ?速調(diào)管 ?磁控管 ?回旋管 ?自由電子激光管 毫米波器件－半導(dǎo)體器件 ?兩端器件： ?雪崩二極管－ Impatt ?耿氏管或體效驗管－ Gunn， TED ?混頻、檢波二極管，變?nèi)荻O管，隧道二極管 ?三端器件： ?雙極管－ BJT ?場效應(yīng)管－ FET ?異質(zhì)結(jié)雙極管－ HBT ?高速電子遷移三極管－ HEMT ?膺配高速電子遷移三極管－ PHEMT 毫米波固態(tài)器件水平 ?80年代以來，毫米波技術(shù)的迅速發(fā)展得益于固態(tài)器件的進(jìn)步；毫米波軍事需求促進(jìn)了毫米波發(fā)展。 ?70年代 GaAs肖特基二極管的出現(xiàn)是毫米波器件的重大突破：已用于亞毫米波上下混頻和倍頻。 ?三端器件的發(fā)展迅速： BJT， FET， HEMT， HBT ?HEMT比 FET有更好的頻率特性，更高的效率，更低的噪聲， 94GHz的噪聲系數(shù) 。 ?PHEMT有更高的功率，成為毫米波功率器件的主流。 ?HBT效率高， 1/f相噪低 , InP基 HBT振蕩管工作頻率已達(dá) 138GHz。 毫米波 MMIC 82年第一只 Ka 波段 MMIC二極管混頻器問世以來，MMIC品種迅速增多，性能改善，工作頻率提高： ?美國 TRW和 Hughes公司 InP基 MMIC工作頻率已超過250GHHz。 ?TRW公司 InP HEMT 功率 MMIC： ? 60GHz, 1W, PAE=20%, ? 60GHz， , 31dB， 8個模塊合成 ? 95GHz, 480mW, PAE=20% ? TRW公司 InP HEMT低噪聲 MMIC： ? 170－ 200GHz, G=15dB, Nf= 毫米波低噪聲放大器 MMIC ?毫米波低噪聲放大器 MMIC（芯片） 產(chǎn)品性能 頻率(GHz) 2640 2640 3640 5560 噪聲系數(shù) (dB) 增益(dB) 13 17 18 10 廠家 UMS Sanders Fujitsu UMS 毫米波功率放大器 MMIC ?毫米波功率放大器 MMIC（芯片） 產(chǎn)品性能 頻率(GHz) 3336 2933 3740 5560 增益 (dB) 17 11 10 12 P1dB (dBm) 31 32 15 廠家 Triquit Sanders Sanders UMS 毫米波多功能 MMIC ?英國 DERA的 MMIC接收前端包括低噪聲放大、混頻、本振，尺寸 , ? Nf=， G=58dB ?美國 Northgrop Grumman 公司 MMIC W波段發(fā)射組件包括： Ku波段二倍頻器、 KaW 三倍頻器。 W波段放大器和功率合成器，輸出功率 1W，體積 ?美國 TRW公司的 Ka波段收發(fā)組件頻率 ：包括低噪聲放大、濾波器、混頻、二倍頻、雙極化開關(guān)、功放， Nf=，輸出功率 30W。 ?美國 TRW公司的 60GHz固態(tài)功放模塊： 30W， 60dB，272元橋路加空間功率合成。 微加工技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) ?微加工 (Micromachining)技術(shù)是通過 MMIC工藝 ,微量 （ μm量級 ） 加工半導(dǎo)體 (Si,GaAs等 )晶片 、 介質(zhì)乃至金屬結(jié)構(gòu)以改進(jìn)電路性能 ，提高集成度 。 ?微加工方法可制作三維結(jié)構(gòu) ， 在低損耗傳輸線和諧振器 、 可調(diào)的集中參數(shù)電感和低損耗微波與毫米波濾波器中得到應(yīng)用 。 制作微波高波段或毫米波低損耗線和屏蔽膜片微帶(SMMShieldedMembraneMicrostrip) SMM的介質(zhì)損耗和輻射損耗低 。 微加工技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) ?微電子技術(shù)的巨大成功在許多領(lǐng)域引發(fā)了一場微小型化革命 ， 以加工微米 /納米結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)為目的的微米 /納米技術(shù) （ Micro/nanoTechnology） 在此背景下應(yīng)運(yùn)而生 。 ?一方面人們利用物理化學(xué)方法將原子和分子組裝起來 ，形成具有一定功能的微米 /納米結(jié)構(gòu)； ?另一方面人們利用精細(xì)加工手段加工出微米 /納米級結(jié)構(gòu)。 前者導(dǎo)致了納米生物學(xué) 、 納米化學(xué)等邊緣學(xué)科的產(chǎn)生， 后者則在小型機(jī)械制造領(lǐng)域開始了一場新的革命 ， 產(chǎn)生了微加工 (Micromachining)技術(shù) ， ?從而導(dǎo)致了微機(jī)電系統(tǒng) （ MicroElectroMechanicalSystems） 的誕生 。 微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) ?微機(jī)電系統(tǒng) (MicroElectroMechanicalSystems－ MEMS) 是集成電路工藝與精密機(jī)械加工相結(jié)合的新興技術(shù)，利用靜電場、磁場使微米至毫米量級的微型結(jié)構(gòu)完成吸動、移動和轉(zhuǎn)動的技術(shù)。 ?從廣義上講， MEMS是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機(jī)電系統(tǒng)，它本身就是一種多層結(jié)構(gòu)。 微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) ?近幾年 MEMS已應(yīng)用于微波和毫米波系統(tǒng)中，實現(xiàn)多種形式低損耗開關(guān)、阻抗調(diào)配、多種可調(diào)器件（如濾波器）乃至可變型天線。 ? MEMS代表了集成電路技術(shù)中一項新的革命。 ?國際上稱利用 MEMS技術(shù)制作的微型 RF部件為 RF MEMS。 RF MEMS具有所需功耗低 ， Q值高等優(yōu)點 。 ?MEMS可用在微波和毫米波段作為開關(guān)元件 ， 用以組成復(fù)雜的功能器件 。 Si和 Si
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