固体电子学研究与进展

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王光年, 陶洪琪

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 1-6.

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报道了一款采用0.25 μm GaN HEMT工艺的X波段高效率负载调制平衡放大器芯片。该芯片由两个射频端口的90° Lange耦合器,一对平衡功率放大器和一个控制信号功率放大器组成。通过改变同频率处控制信号的幅度与相位去调制平衡功率放大器的阻抗。在连续波测试条件下,该负载调制平衡放大器芯片在8~11 GHz范围内,最大输出功率为42.5 dBm,饱和效率为45%~55%,当输出功率回退6 dB时,效率为40%~45%。

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一种温度不敏感的高线性功率放大器^∗

蓝焕青, 张志浩, 曾凡杰, 李嘉进, 章国豪

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 7-11.

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设计了一种温度不灵敏的高线性度的射频功率放大器芯片,采用新颖的带温度反馈环路的有源片上自适应偏置电路,该电路降低了温度引起的放大器集电极直流电流分量的变化量,补偿了由温度变化而引起的性能偏差,进而有效提高了放大器的线性度。基于这个温度不灵敏的偏置结构采用InGaP/GaAs HBT 工艺设计了一个工作在2 110~2 170 MHz频段的功率放大器。测试结果表明,该功放在工作频段内的增益大于等于35.3 dB;在中心频率2 140 MHz处,1 dB功率压缩点大于33 dBm,功率附加效率在输出功率24.5 dBm时为18%;使用LTE_FDD调制信号,获得邻信道功率比为-47 dBc。在环境温度为-40℃、+25℃和+80℃条件下,功放的增益平坦度较好,增益变化量小于1.5 dB,输出级集电极电流基本不变,有效降低了功放对温度的敏感性。

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用步进锁相扫描技术改进VCO线性及调频带宽稳定性

罗世衡, 杨丰旭, 尹应增

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 12-17.

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选用HMC703LP4E小数频率综合器与专门设计的有源环路滤波器和商用VCO构成了步进扫描数字锁相环,改进了调频连续波的调频带宽稳定性和调频线性度。对设计的电路进行了制作和测试,实验结果表明在-30~+70℃温度范围内,调频信号的稳定度达到了1×10^-6,调频线性度接近于1.0,相位噪声为-90 dBc/Hz/10 kHz。

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5~6 GHz限幅低噪声放大器的研制

倪冬欣, 彭龙新, 李建平, 凌志健

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 18-22.

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采用GaAs 增强型pHEMT工艺,将限幅器和低噪声放大器集成在同一衬底,设计了一款用于5~6 GHz的限幅低噪声放大器。限幅器采用PIN二极管进行设计,低噪声放大器采用并联负反馈、源级电感负反馈以及电流复用结构,减小功耗的同时改善了增益平坦度和稳定性。测试结果表明,在工作频带内,限幅低噪声放大器的增益为27±0.2 dB,噪声系数为1.1~1.3 dB,总功耗为240 mW,耐功率大于46 dBm（2 ms脉宽,30%占空比）,芯片尺寸为3.3 mm×1.3 mm。

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一款L波段隔离滤波组件的设计制作

徐昌文, 王奇, 孙建萍, 李勇, 陈刚, 金明, 唐思源

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 23-26.

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介绍了一款L波段隔离滤波组件的设计方法,通过带线结型隔离器和低通LC滤波器进行组合设计实现对发射机二次和三次谐波杂散的有效抑制,同时采用耐功率设计,大幅提升了隔离滤波组件的功率容量。借助AWR和HFSS仿真软件,建立了隔离滤波组件一体化仿真平台,有效提高了组件设计小型化与精准性。测试结果表明,在L波段,组件的正向损耗为0.39 dB(常温)、0.45 dB(-40~+85℃),平均承受功率≥500 W,峰值功率为2 500 W,二次谐波抑制达到65 dBc。

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基于HMSIW的宽带带通滤波器设计^∗

邢琼, 陈明, 苗倩, 董成杰, 王开开, 李聪

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 27-31.

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为有效减小C波段基片集成波导的尺寸和插入损耗,提出了一种基于半模基片集成波导的紧凑型宽带带通滤波器。该滤波器引入由单个谐振槽和多个谐振槽组成的缺陷微带结构,并对其性能进行了研究。通过HFSS仿真验证,引入的缺陷微带结构,不仅可以减小插入损耗,而且实现传输零点的引入,改善了阻带特性。该方法设计的半模基片集成波导带通滤波器具有集成度高、体积小、成本低、制造方便等优点,在C波段卫星和雷达中得到了广泛的应用。

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高性能大规模校准网络一体化设计

胡大成

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 32-37.

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通过精确控制5G系统中的大规模MIMO天线各单元的幅度和相位,实现的波束赋形技术可以提高天线增益和空间复用能力,因此该种天线需要相对应的校准网络对天线阵列进行定期校准。提出了一种一体化设计的1分32路校准网络,该校准网络采用带状线结构的印制板,在同一电路层上结合Wilkinson功分网络和平行线定向耦合器,工作频段为4.4~5.0 GHz。在工作频带内,所有端口驻波小于1.4,校准端口至32路射频端口的幅度一致性小于0.6 dB,相位一致性小于6.5°。测试结果表明该设计拥有良好的耦合度、幅相一致性及驻波特性,同时一体化设计降低了剖面高度并且使结构紧凑易于天线阵面集成。

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手持终端波束成形天线阵列的优化设计^∗

李婷, 文舸一

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 38-42.

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设计了一款适用于移动手持终端的低剖面波束成形天线阵列。该天线阵列由八个结构相同的倒F天线组成,可以工作在GSM1900（1 880~1 920 MHz）、LTE2300(2 300~2 400 MHz)和LTE2500(2 540~2 620 MHz)三个频段。通过功率传输效率最大化理论,可以优化出该阵列在所需方向上的最佳激励。通过馈电电路板给8个天线单元提供优化的激励,可以将天线波束偏转到所需方向,并且保证天线在该方向上获得最大可能增益。天线阵列工作在2.45 GHz时,在x、y、z方向上的增益分别为7.80、6.03和7.20 dBi;相应地,在1.9 GHz时分别为6.67、5.27和6.05 dBi。

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功率型白光LED可靠性的实验及仿真建模研究^∗

彭聪, 刘宪云, 夏丽, 方佳怡, 戚伟

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 43-47.

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快速推广LED产品到照明市场最主要的障碍在于长期的可靠性测试问题。由于长期的LED可靠性测试不符合快速且低成本的要求,因此本实验对白光LED进行步进式加速寿命老化测试,步进式环境温度从55^oC到145^oC变化。同时,对LED进行结温测试,并使用COMSOL仿真软件进行温度场分布仿真来模拟器件的发热情况,结果表明荧光胶处的温度高于LED芯片温度。在长期老化之后,对LED的光度进行测量,可以对LED的失效机理进行分析。通过研究温度对LED的光谱功率分布衰减的影响及光通量衰减的影响,发现在经过近3 500 h的老化之后,LED的光衰很严重,表明电流及高温对LED的影响是极大的。

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Ag、P掺杂ZnS的电子结构和光学性质的研究

朱姗姗

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 48-52.

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利用密度泛函理论中的第一性原理计算掺杂Ag、P的ZnS材料,对掺杂Ag、P前后ZnS超晶胞的电子结构以及光学性质进行了分析研究。计算结果表明,掺入杂质后,价带顶出现杂质能级,费米能级进入价带,导致电导率增加,P 3p态电子形成的杂质态具有一定的局域化特性,故P在ZnS中的溶解度比较低,ZnS的光学性质在可见光区有比较明显的变化,而在高能区则比较相似。掺杂后,各谱线在低能区均产生了一个新的峰。

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双模式高集成负电荷泵电路设计

李亚军, 李晓鹏, 张有涛, 刘洁, 陈新宇, 杨磊

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 53-59.

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提出了一种新颖的双模式高集成开关电容电荷泵。该电荷泵集成高频振荡器、电平移位、逻辑驱动以及4个功率MOSFET开关。与传统电荷泵相比,该电路可以工作在单电源以及双电源两种模式。单电源模式下,输出电压为-V_CC;双电源模式下,输出电压为-3×V_CC。电路采用0.35 μm BCD工艺实现。测试结果表明：室温时,单电源模式和双电源模式下电荷泵输出电流分别为36 mA和80 mA时输出电压分别为-3.07 V和-12.10 V。在-55℃到125℃温度范围内,单电源模式和双电源模式下电荷泵输出电流分别为24 mA和50 mA时输出电压分别低于-3.06 V和-12.35 V。该电荷泵在两种模式下工作特性良好,已应用于相关工程项目。

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基于ASIC的并行流水线级联半带滤波器设计^∗

邵杰, 万书芹, 任凤霞

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 60-65.

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针对高速ADC数字下变频中的实时滤波需求,设计了一种基于ASIC的并行流水线级联半带滤波器。首先根据ADC输出数据速率远高于DSP处理能力的工程问题设计了可以实现16、 8、 4、 2倍抽取的四级级联结构,然后在传统串行滤波器基础上进行了4路并行流水线结构理论推导,该方法降低了运算速度,能够实现高速数据实时处理。在此基础上采用Verilog HDL实现了RTL级描述并采用65 nm CMOS工艺成功流片,仿真和测试结果显示,设计的滤波器能够在保证计算精度的同时实现1 GHz高速采样数据的实时滤波及16、 8、 4、 2倍抽取。

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一种基于热阻网络的叠层芯片结温预测模型

张琦, 蔡志匡, 王子轩, 孙海燕, 郭宇锋

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 66-70.

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提出了一种基于热阻网络的叠层芯片结温预测模型,该模型根据芯片内各组件的尺寸和热导率计算出对应的热阻,同时考虑了接触热阻和热量耦合效应,从而得到每层芯片在不同功耗情况下的结温预测值。在一个三芯片堆叠结构中,使用提出的方法对芯片结温进行预测,并与ANSYS仿真软件结果作比较,发现结温预测值的相对误差均小于4.5%。因此,该模型仅需根据芯片结构和材料参数,便可快速精确地估算出芯片在不同工作环境下的结温值。

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中间层掺杂对具有隧穿结构的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响^∗

靳果, 孟阳

固体电子学研究与进展. 2020, 40(1): 71-78.

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为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO:B中间层,研究了中间层掺杂情况对叠层电池短路电流密度、开路电压、填充因子、转换效率等性能的影响。实验结果表明：最佳的非晶硅/微晶硅叠层电池中间层为厚度较薄、掺杂浓度较高的ZnO:B,有利于叠层电池整体性能的提高。最终,采用厚度为40 nm,B₂H₆流量为5 ml/min的ZnO:B中间层,制备出了初始效率为12.2%、衰退率在8%以内的叠层电池。

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2020年, 第40卷, 第1期　刊出日期：2020-02-25

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