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        2011年突出的新微波與射頻產品薈萃

        隨著無線網絡的興起,微波和射頻(RF)產業經歷了投資與創新的熱潮。盡管商業市場需求具有起伏,但這個市場推動了RF元器件和相關設計、測試技術的繁榮發展。與此同時,RF行業仍繼續保持滿足軍事需求的傳統。近年來,全球頻繁的軍事活動也促進了RF技術的發展。這些不斷涌現商用和軍用需求,促進了一系列優秀的RF和微波新產品的問世。為表彰這些技術創新,《Microwaves & RF》的編輯們評選出了“2011年最熱門的微波與射頻產品”(見表)。本文將逐一為讀者呈現這些熱門的微波和射頻產品/技術的獨特性能。
        1.Micro Lambda Wireless公司基于SiGe工藝的YIG振蕩器

        Micro Lambda Wireless公司推出了基于硅鍺(SiGe)工藝的釔鐵石榴石(YIG)振蕩器。YIG振蕩器多用于要求相位噪聲低、調制帶寬寬和調諧速度適當的設計中。然而,通過將低噪聲技術、SiGe、異質結雙極型晶體管(HBT)有源器件與YIG技術相結合,Micro Lambda公司成功地研制出具有更低相位噪聲的振蕩器。該公司目前已推出頻率范圍為6到20 GHz的幾種YIG調諧振蕩器系列,它們在8~18GHz載波100kHz偏移處的典型相位噪聲為-130dBc/Hz。

        這些產品系列包括1.25英寸的正方體振蕩MLXB-Extreme、1.75英寸的球形振蕩器MLXS-Extreme,以及1英寸的正方體振蕩器MLXM-Extreme。其中,MLXS-Extreme系列又包括頻率范圍分別為6~18GHz、8~18GHz以及8~20 GHz三種型號,它們在載波10kHz偏移處的相位噪聲為-100dBc/Hz,在載波100kHz偏移處的相位噪聲為-123dBc/Hz。


         

        2.Synergy Microwave公司的DCYR系列分布式耦合VCO

        Synergy Microwave公司的分布式耦合YIG替代型(DCYR)振蕩器被設計用來替代YIG振蕩器。盡管YIG振蕩器具有良好的寬帶、低噪聲、高頻性能,但它們的功耗和體積很大,而且在電磁空氣間隙中對YIG進行球形貼裝也不利于與集成電路進行集成。此外,YIG振蕩器也存在溫度漂移、振動、電磁干擾(EMI)等問題。DCYR振蕩器可確保在整個寬帶調諧范圍內,具有與最好的YIG振蕩器相媲美的相位噪聲性能,而且體積和功耗更小。

        DCYR振蕩器還承諾提供比YIG振蕩器更快的調諧速度。頻率范圍為250~6,000MHz的壓控振蕩器(VCO),在250~1,000MHz載波100kHz偏移處的典型測量相位噪聲為132dBc/Hz。該振蕩器的拓撲結構基于多耦合的慢波(MCSW)平面諧振器,這種技術可以在很小的封裝內支持多倍頻程調諧,此外還與IC生產工藝相兼容。通過動態地優化平面、多耦合網絡分布式媒介的阻抗傳輸函數和耦合因數,這種拓撲結構能大幅減少相位噪聲。

        3. MITEQ公司的TSM系列表面貼放大器

        像振蕩器一樣,放大器也是許多RF和微波應用的主要器件。MITEQ公司的表面貼放大器是入圍的兩款放大器中的一款。通常,在應用中增加一個放大器需要在尺寸和集成難度之間進行折衷。連接放大器易于使用,但其封裝尺寸較大;但在電路或系統中增加更小的芯片導線放大器則需要更多的設計時間。為同時獲得這兩種放大器的優勢,TSM系列表面貼放大器具有0.1~40.0GHz的頻帶范圍。這些放大器僅有0.52×0.44×0.14英寸大小,實際工作頻率高達45GHz(圖1)。如果采用正確的表面貼技術,這些寬帶放大器的增益平穩度將超過體積大、級聯的連接放大器。TSM系列表面貼放大器包括五個標準型號,其中,TSM1800型放大器的頻率范圍為100MHz~18GHz,具有22dB的增益、±2.5dB的增益平穩度和3dB的低噪聲指數。該放大器可在1dB壓縮點上提供+10dBm的輸出功率,輸入/輸出VSWR為2.50:1,并從+15V直流電源吸收175mA電流。


        4. Hittite Microwave公司的4.5GHz采樣/保持放大器HMC66OLC4B

        Hittite Microwave公司的采樣/保持(H/T)放大器HMC660LC4B具有非常好的線性度和足夠的帶寬,能在數據采集應用中支持高速模數轉換器(ADC)。作為寬帶T/H放大器系列的第一款產品,它允許設計工程師在4.5GHz輸入帶寬內直接采樣滿量程、1V峰峰值的信號。由于基于SiGe BiCMOS技術,HMC660LC4B對于DC~4GHz的輸入信號和2GHz的時鐘信號,具有9b的T/H模式線性度。該放大器可以與高速ADC一起工作,以簡化數字接收器中的下變頻信號路徑。HMC66OLC4B的帶寬很寬,工作頻率很高,允許設計工程師將它用在更高的中頻(IF)應用中,且消除了對混頻器、帶通濾波器、放大器和本地振蕩器(LO)的需求。該器件的獨特之處在于它的設計拓撲。這種設計拓撲可顯著改善在寬帶、線性度和采樣模式饋通之間的折衷,并同時解決了對輸入信號電平敏感的問題(這個問題在其它商用T/H電路中很常見。)

        5.Toshiba公司的X頻帶GaN場效應管

        對放大器而言,晶體管的功率越高意味著輸出給定功率所需的輸出級的數量越少、組合級的數量越少(功率組合所帶來的功率損失少)、尺寸以及復雜度越小(固有可靠性更高)。此外,必須放大器采用審慎的熱設計,特別是當單個器件具有與Toshiba(東芝)美國電子元器件公司生產的X頻帶(8~12GHz)氮化鎵(GaN)場效應管(FET)同樣大的輸出功率時。這個FET在9.5GHz下具有81.3W的輸出功率,這是至今報道的這類器件在這一頻率上的最高輸出功率。東芝還提供用于WiMAX和手機應用的樣片和少量50W GaN器件。該公司目前已針對X頻帶性能,對晶體管的外延層以及器件結構進行了優化。該器件的功率密度據稱大約是相等頻率砷化鎵(GaAs)FET的6倍,它在高頻高功率下具有高電子遷移率晶體管(HEMT)結構。為獲得更好性能,該公司還優化了鋁鎵氮(AlGaN)和GaN層的組成和厚度。

        6.NXP公司的500W LDMOS晶體管BLF369

        NXP公司LDMOS晶體管BLF369非常適用于高頻/甚高頻(HF/VHF)廣播和超高頻(UHF)雷達市場,可提供從HF到500MHz的500W連續波(CW)輸出功率。為滿足預期應用需求,它尺寸也很小。這個未經匹配的晶體管在測試前針對UHF應用進行了優化。在440MHz頻段下,該器件在100~500MHz整個范圍內的增益一般為12dB,輸出功率為500W。測試條件包括:雙漏極電源為+32V DC、每個電源輸出500mA靜態電流。在同樣的偏置條件和功率斜坡上升速率下測量吸收電流和效率,可得到:在440MHz頻段下,當輸出功率為100W時,吸收電流大約為2.7A;當輸出功率為500W時,漏極效率大于40%。

        7.Mini Circuits公司的SIM系列LTCC混頻器

        來自Mini Circuits公司的SIM系列低溫共燒陶瓷(LTCC)混頻器同樣強調小尺寸。LTCC器件的尺寸比傳統集總器件或微帶器件的尺寸要小得多。通過結合LTCC與先進半導體技術,這些寬帶混頻器覆蓋從750MHz到15GHz的帶寬。如此寬的頻率范圍使其適合于許多應用。例如,SIM 153+ LTCC雙平衡混頻器可用作上變頻器和下變頻器,這樣,它適用于廣泛的商業和軍事應用。SIM 153+ 混頻器的尺寸僅為0.2×0.18×0.08英寸,比商用以及基于二極管的混頻器小很多(圖2)。與某些半導體混頻器不同,該器件是無源的。此外,它不要求偏置電源,并對靜電放電(ESD)不敏感。該器件的RF工作頻率范圍為3.4~15.0GHz,中頻(IF)范圍為DC~4.5GHz。


        8.BitWave Semiconductor公司的軟件定義收發器

        來自BitWave Semiconductor公司的軟件定義收發器RF IC可以在軟件控制下調節信道帶寬和線性度等性能參數。由于具有這種RF IC架構,并采用了該公司的專利控制軟件,這款芯片幾乎支持全部的無線空中接口標準。它完全支持UMTS的第三代(3G)手機標準,以及IS-95B、1xRTT、EV-DO和IEEE 802.11b/g WLAN,同時還部分支持藍牙、WiMAX和WiBro等短距無線標準,以及GPS等定位服務標準。因為該IC采用標準0.13?m數字CMOS工藝,所以可在一個芯片上集成RF/IF、混合信號和數字器件。它的總帶寬為700~4,200MHz。

        9.Aglient公司N9020A型MXA信號分析儀

        測試測量產品對從元器件到IC等產品的設計而言非常重要。為突出測試產品在微波與射頻領域的重要作用,有五個公司的測試及測量產品被選為“2006年最熱門的微波與射頻”產品。

        Aglient公司MXA信號分析儀平臺非常適用于測量支持當前主流和新興標準的無線通信器件。盡管該儀器的目標是提供快速而精確的產品測試,但它們也可以用作通用、航空航天以及國防應用的研究和設計工具。N9020A型MXA是一款中檔信號和頻譜分析儀,具有高性能和高速度特性,它的四種版本的頻率范圍分別是20Hz~3.6/8.4/13.6/26.5GHz。N5181A MXG模擬信號發生器的三個版本的頻率范圍分別為250kHz~1/3/6GHz。GN5182A型MXG矢量信號發生器在兩個不同版本中都具有很寬的調制帶寬,頻率范圍分別為50kHz~3/6GHz。此外,Aglient公司還開發了E6601A型無線通信測試儀,以對這些頻譜分析儀進行補充。E6601A型無線通信測試儀包括一個運行在開放Microsoft Windows XP操作系統上的集成PC內核。它號稱比其他無線產品測試儀器快30%,定位用于生產環境中手機的校準。

        10. Anritsu公司的經濟型MS2717A頻譜分析儀

        Anritsu公司的MS2717A型頻譜分析儀也可用于很多無線應用,其頻率范圍為100kHz~7.1GHz。但它具有不同的應用目標,即成為適合大多數應用的經濟型頻譜分析儀。MS2717A的價格低于12,000美元,且體積非常小,僅為242×372×339mm。MS2717A提供10Hz~3MHz的3dB分辨率帶寬濾波器,以及1Hz~3MHz的視頻帶寬濾波器。8MHz寬的瞬時(解調)帶寬支持幾種可簡化WCDMA/HSDPA測量的選項。該儀器具有1Hz的頻率分辨率,其它特性包括典型動態范圍為100dB、三階截點為+29dBm。它在6GHz載波10kHz偏移處的典型相位噪聲為-110dBc/Hz。

        11. Tektronix公司的RSA61000系列實時頻譜分析儀

        為處理現代雷達和通信系統中日益復雜的信號,現代頻譜分析儀正變得越來越像示波器。Tektronix公司的9kHz~6.2GHz RSA6106A型頻譜分析儀和9kHz~14GHz RSA6114A型頻譜分析儀具有先進的觸發能力。這些產品還能在實現無雜散動態范圍為73dB的同時,提供100MHz的瞬時捕獲帶寬。該儀器采用了10.4英寸XGA觸摸顯示屏和DPX波形圖像處理器技術,因此可以提供比傳統的掃描調諧頻譜分析儀快1,000多倍的實時RF頻譜顯示。通過采用并行處理架構,DPX技術可不斷地將時域信息轉換為頻域信息,這樣,每秒鐘可處理超過48,000個頻譜測量。

        12.Rohde & Schwarz公司的FSUP信號源分析儀

        Rohde & Schwarz公司的FSUP信號源分析儀超越了傳統頻譜分析儀的概念,它集成了相位噪聲測試儀的功能。這些分析儀具有工作頻率為10MHz~8.0GHz、10MHz~26.5GHz或10 MHz~50 MHz的不同型號。它們有兩種不同的測量模式,可用作頻譜分析以或信號源分析儀。此外,這個振蕩器測試工具可以對可調諧振蕩器進行廣泛測量。它的動態范圍可由-160dBm的顯示平均噪聲水平(DANL)和+25dBm的三階截取點來定義。另外,該分析儀還集成了低噪聲內部參考源。這個參考源在1GHz載波10kHz偏移處的相位噪聲為-134 dBc/Hz,而在同一載波10MHz偏移處的相位噪聲為-170dBc/Hz。

        13.Keithley Instruments公司的2910型RF矢量信號發生器

        Keithley Instruments公司的2910型RF矢量信號發生器的頻率范圍為400~2,500MHz,定位于許多現代無線頻帶應用。此外,它所具有的軟件定義無線電(SDR)架構甚至允許在最寬的調制帶寬上創建最復雜的波形。盡管2910型RF矢量信號發生器的功能與RF信號發生器以及獨立、高性能的調制信號源類似,但它的結構非常緊湊,采用了小型、半機架式儀器外殼。在信號發生能力方面,它可為大多數CW幅值范圍為-120~+13dBm、幅值精度至少為±0.5dB(典型值為±0.3dB)的信號提供小于1ms的轉換時間。另外,它通常能在3 ms以內穩定在新的電平上。但是,該產品最突出的是它的調制能力,其調制功能基于具有64 MSamples采樣速率(256 MB內存)的任意波形發生器。當采用內部信號源時,2910型具有40MHz的調制帶寬,但通過采用外部信號源和該產品的同相(I)/正交(Q)輸入連接器,其調制帶寬可以增加到100MHz。

         


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