低噪声场效应晶体管

日本电气公司最近研制出一种在12千兆赫时噪声为1.4分贝、4千兆赫时为0.5分贝的卫星收发用低噪声砷化镓场效应晶体管。这种场效应晶体管采用0.3微米的栅极,既达到了低噪声又使性能均一化。截止频率在60千兆赫以上,12千兆赫时输出功率是25毫瓦。其价格几乎同该公司以往生产的     

砷化镓器件发展的现状与展望

本文介绍GaAs器件,重点介绍GaAs场效应晶体管(FET)、单片微波集成电路(MMIC)的发展、测试技术、测试设备的现状与展望。     

场效应晶体管在卫星上的应用

本文以西德广播卫星为例,利用最新发展起来的场效应晶体管技术,设计了某些卫星上的关键部件,并讨论它们的特性。一、在卫星转发器上的应用 (1)低噪声输入放大器低噪声输入放大器与接收天线增益共同决定了转发器的输入灵敏度。在过去,是利用隧道二极管放大器或后接低噪声放大器的低损耗变频器来保证放大器的功能。而在后来的卫星中,随着参量放大器和场效应晶体管放大器(FETA)的问世,便扩大了低噪声放大器的“家族”。     

L波段有源冷噪声源研究

本文介绍了有源冷噪声源的应用背景及发展现状。根据微波场效应晶体管常温下输出稳定低噪声的特性,以Avago公司的两种典型pHEMT晶体管为核心器件进行了ADS仿真设计,研制出两款有源冷噪声源。给出了对设计的两款器件的技术指标进行验证的L波段周期定标辐射计设计框图。仿真结果表明,以pHEMT型晶体管为核心器件设计成的L波段有源冷噪声源能输出稳定低噪声。     

单片机控制PWM交流变频调速系统

本文介绍了一种脉宽调制型功率变换器与三相异步电动机构成的转速闭环控制系统。该系统采用先进的电力电子器件——功率场效应晶体管构成功率变换器。以MCS-51系列单片机和国产大规模专用集成电路THP4752为核心组成数字控制系统,实现对三相异步电动机的变压变频控制。     

替代行波管的C波段固态功率放大器

星上采用行波管(TWT)作功率放大器,在过去一直以其突出的性能占据着绝对优势。然而在目前的先进卫星系统里,其产生微波功率的作用却面临着场效应晶体管(FET)固态功率放大器(SSPA)的严峻挑战。美国 RCA 公司实验室和航天电子部研制的固态功率放大器已经过“空间考验”,     

声表面波谐振器稳定的振荡器

本文将系统介绍一种用两端对声表面波谐振器(SAWR)作为基本频率控制单元的反馈射频振荡器的设计方法,讨论振荡器频率牵引范围和稳定性之间的折衷选择方法。已经研制出一批甚高频振荡器。这种振荡器的制造成本最低,性能又好。已有十万个以上这种振荡器投入实际使用一年多。效果很好,没出毛病。文中还提出了一些有关使用场效应晶体管(FET)和双极晶体管振荡器的老化特性数据。此外,对振荡器的频率牵引和温度稳定性之间的互相影响作了广泛的研究。     

通信卫星的宽带接收机

RCA 公司航天电子部已研制出通信卫星 C 波段和 Ku 波段全固态宽带接收机,5.9—6.4和14—14.5GHz 频段内传输带宽各为500MHz。C 波段接收机已经过 SATCOM-Ⅲ卫星飞行考验。采用砷化镓场效应晶体管,使噪声系数和三阶交调分量有了明显改善。最近,该公司又研制了两个工作在14—     

低噪声放大器的现状及发展趋势

灵敏度是评价一个新系统的关键指标之一。近年来,由于各种通信频段低噪声前置放大器的发展,使微波或毫米波接收机的灵敏度有了极大提高,接收机性能大为改善。目前,砷化镓半导体研究在低噪声技术方面有所突破。研制工作包括负阻参量放大器用的变容管、作低噪声放大器泵源用的固态 Gunn 振荡器以及低噪声场效应晶体管。     

空间磁场环境模拟线圈驱动恒流源设计

针对空间磁场环境模拟线圈磁感应强度0~20 Gs连续可调,磁场稳定度优于1%的要求,采用前级电压源与后级电流源串联的主电路拓扑结构,结合电压双闭环控制和电流闭环负反馈控制的方法,实现了稳定的电流输出,减小了功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的功耗,提高了恒流源的效率.测试结果表明:恒流源输出电流0~10 A连续可调,霍姆赫兹线圈中心磁感应强度能达到20 Gs的设计要求,电流稳定度优于0.1%,磁场稳定度优于1%.      

X波段GaAsFET功率管大信号动态特性

与普通的没有凹栅(recessed gate)的场效应管相比,有凹栅的场效应管S参数相对功率电平的变化非常小。因此,具有凹栅的场效应管在大信号时的S参数特性能够容易地在小信号条件下通过简单的测量来决定。这些数据已被用来设计有28分贝增益和1千兆赫带宽的12千兆赫3.5瓦放大器。普通的大功率砷化镓场效应晶体管往往在大信号电平时S参数发生变化,三次交调曲线呈现有一局部下陷区,其频率响应曲线因附有寄生振荡而表现出不连续性。为了     

用静磁表面波延迟线构成振荡器

本文介绍利用外延钇铁石榴石(以下简称YIG)膜的静磁表面波构成静磁表面波延迟线振荡器的实验研究。通过“提升”换能器的应用,得到了一种压缩延迟线带宽的新方法。我们发现,单模工作的调谐范围主要受延迟线外部电路电长度的限制。外部电长度每改变360°,延迟线上就出现频率跃变。已经得到的最大调谐范围大约为600兆赫。这个范围主要受所用的AVANTEK砷化镓场效应晶体管放大器的限制,该放大器的电长度大致等效于45厘米的空气传输线。结论是,如果外部电路的电长度能尽量缩短(理想地做到O),就可能在一个倍频程或更宽频带内实现单模工作。     

太阳纯电子事件和质子-电子事件的电子能谱的机制

本文计算、分析了太阳耀斑加速电子在日冕中传输时激发的等离子体尾场的效应,认为耀斑电子的高能成份激发的尾场,能够加速低能耀斑电子,低能耀斑电子的能量增值可达几十keV至上百keV,这种尾场加速将软化约100keV以下的能量范围内(探测阈之上)的耀斑电子能谱。结合考虑尾场效应,本文提出了太阳耀斑加速电子从加速区到形成电子事件之间的能谱演化模式,说明了太阳纯电子事件的双幂律电子能谱和太阳质子-电子事件的单幂律电子能谱的形成,认为两类事件的电子能谱差异为耀斑电子日冕传输中不同程度的尾场效应所致,前者尾场效应弱,电子能谱呈双幂律,后者尾场效应较强,电子能谱为单幂律谱。      

CMOS器件单粒子效应电荷收集机理

针对90 nm CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）工艺,采用三维数值模拟方法,研究了反相器中NMOS（Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管与PMOS（Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管的单粒子瞬变（SET,Single Event Transient）电流脉冲,深入分析了PMOSFET（Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）与NMOSFET（Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）发生单粒子效应时电荷输运过程和电荷收集机理.研究结果表明,由于电路耦合作用,反相器中晶体管的电荷收集与单个晶体管差异显著;反相器中PMOS晶体管电荷收集过程中存在寄生双极放大效应,NMOS晶体管中不存在寄生双极放大效应;由于双极放大效应,90 nm工艺下PMOS晶体管产生的SET电压脉冲比NMOS晶体管产生的电压脉冲持续时间更长,进而导致PMOS晶体管的SET效应更加敏感.研究结果为数字电路SET的精确建模、进行大规模集成电路SET效应模拟提供了参考依据.      

Boost电路开关瞬间电压尖峰产生机理及抑制方法

Boost变换器常用作两级式逆变器的前级升压电路,由于电路中寄生参数的存在,开关瞬间输出电压叠加有瞬态尖峰,降低了波形质量,甚至影响逆变器的正常工作。为了抑制直流环节电压尖峰,研究了Boost电路开关瞬态过程,针对瞬态电路开关特性和开关器件工作状态,建立了基于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和肖特基二极管（SBD）的换流单元的解析模型,进一步分析了不同寄生参数对开关瞬态电流特性的影响,以及导致电压尖峰的机理等。仿真分析了寄生参数与输出电压尖峰大小的关系,提出了“减缓开关速度”和“降低输出端寄生电感”2种从源头抑制输出电压尖峰的方法。仿真和实验表明,这2种抑制方法能够有效减小电压尖峰,提高Boost电路的输出电压性能。      

结温可控的晶体管稳态工作寿命试验方法研究

在分析了现行标准中晶体管稳态工作寿命试验方法存在问题的基础上,认为在现行的稳态工作寿命试验中没有对晶体管的结温实施测量和控制,是导致试验结果不准确的重要原因.旨在提高晶体管稳态工作寿命试验方法的可信度,提出了一种在试验过程中实时测量并严格控制晶体管结温在最高允许结温附近的稳态工作寿命试验方法.以3DD820,3DD15D (F2金属封装)双极晶体管为实验对象,对结温可控的晶体管稳态工作寿命试验方法进行了验证.模拟试验数据分析结果表明,该试验方法可以有效地提高晶体管稳态工作寿命试验方法的可信度.     

14 nm pFinFET器件抗单粒子辐射的加固方法

为探究先进互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺在空间应用中的可靠性问题，研究14 nm工艺下P型沟道鳍式场效应晶体管(pFinFET)器件中的抗单粒子瞬态(SET)加固策略。通过在器件中插入平行于鳍方向的重掺杂N型沟槽(Ntie)和P型沟槽(Ptie)来减缓SET的影响。三维TCAD仿真结果表明：加固之后器件的抗SET特性和沟槽本身的偏置条件相关。当重掺杂沟槽处于零偏状态时，抗辐射加固的性能最好，SET脉冲宽度降低程度可达40%左右；然而，当处于反偏状态时，由于特殊的电荷收集过程的存在，使得SET脉冲幅度反而会明显增大，脉冲宽度减小程度并不明显。此外，还研究沟槽面积、间距及掺杂浓度对pFinFET中的SET脉冲宽度的影响，得到提高抗SET效果的加固方法。     

发展中的单收电视站

单收电视站近几年有较大的发展,由于低噪声砷化镓场效应放大器发展很快,促使低噪声场效应放大器(LNA)的价格迅速下跌,4 GHzL、N、A 在7年内下跌了10倍(目前单价180美元),再加上电视门限扩展解调器(TED)、天线、卫星通信、卫星广播不断发展,使单收电视站近年的发展突飞猛进,预期还会有更大发展前途。     

低压NMOS衬底偏置折叠级联输入Gilbert混频器

利用衬底偏置技术和折叠级联输入的方法,采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺,解决了在0.8 V电源电压下输入管和开关管的"堆叠"问题,实现了一种低压N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管衬底偏置折叠级联输入Gilbert混频器,用于某双系统接收机.以其中的GPS(Global Position System)系统为例:射频信号、本振信号和中频信号分别为1575.42MHz,1570MHz和5.42MHz.测试表明:该混频器变频增益超过15.66dB,双边带噪声系数为16.5dB,输入1dB压缩点约为-10dBm,在0.8V的电源电压条件下,消耗功率约为1.07mW.该混频器功耗低、增益高、线性度好,可用于航空航天领域的电子系统.      

一种新颖的微型化收发一体模块

光纤陀螺精度受温度、振动的影响较大.在分析了输入通道混偏型方案和全保偏型方案的局限性基础上,设计了一种微型化收发一体模块,将超辐射发光二极管光源、半透半反玻片、准直透镜、自聚焦透镜、PIN探测器和场效应晶体管电路集成在一起,采用系统内集成封装技术,封装内部抽真空.光在真空传播不产生双折射,因此避免了温度变化、振动等原因对系统精度和可靠性的影响,从而提高了光纤陀螺的整体性能.用光束扫描仪对Superlum公司生产的SLD-57-HP型光源建模,根据高斯光束的特性设计了光学系统,分析了菲涅尔反射损耗对其的影响,并用Zemax软件进行了仿真,其耦合效率为38.98%,远优于目前20%左右的耦合效率.