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毫米波器件发展现状及石墨烯毫米波器件优势

2019-08-15 19:10:51来源:励志吧0次阅读

  通常,把 0~ 00GHZ的频域称为近毫米波,把100~1000GHZ的频域称为远毫米波,把 00~ 000GHZ的频域称为亚毫米波。这段电磁频谱与微波相比具有以下特点:频带极宽、波束窄、方向性好,有极高的分辨率;有较宽的多普勒带宽,可提高测量精度。它与激光和红外波段相比,具有穿透烟雾、尘埃的能力,基本上可全天候工作。由于有以上的特点,毫米波技术的应用范围极广,在雷达、通信、精密制导等军事武器上发挥着越来越重要的作用。因此,近十几年毫米波技术的发展十分迅速,已进入了蓬勃发展的新时代。

  发展毫米波器件一直是发展毫米波技术的先导,研制宽带、低噪声、大功率、高效率、高可靠、长寿命、多功能的毫米波器件是该技术的关键。

  2002年美国Triquint公司采用0.15um GaAs PHEMT工艺推出了两款8mm低噪声放大器 TGA4507和TGA4508。其中,TGA4507的工作频率为28~ 6GHz、增益为22dB、噪声系数为2. dB;TGA4508的工作频率为 0~42GHz、增益为21dB、噪声系数为2.8dB。

  Hittite公司代销了NGST的两款低噪声芯片HMC-ALH 69、HMC-ALH 76,两款芯片均为GaAs HEMT工艺,其中ALH 69工作频率为24~40GHz、增益大于18dB、噪声系数小于2.0dB;ALH 76的工作频率为 5~45GHz、增益大于12dB、噪声系数小于2.0dB。

  2008年,美国mimix-broadband公司也发布了一款Q波段GaAs LNA芯片XB1005-BD,工作频率为 5~45GHz、增益为大于20dB、典型噪声指数为2.7dB左右。

  2008年Triquint公司基于0.15um GaAs PHEMT工艺设计了V波段低噪声放大器,其工作频率为57~65GHz、增益为1 dB、噪声指数为4dB。

  目前大多数GaN HEMT研究针对的频段为S波段和X波段,在S波段主要用于移动通信基站,在X波段主要有电子对抗、相控阵雷达等军事应用。越来越多的GaN HEMT研究将工作频率扩展到Ka波段(GHz)甚至毫米波段,目标是取代行波管放大器应用于雷达以及卫星和宽带无线通讯。工作频率的提高要求器件的栅长不断缩小,对于Ka以上波段的GaN HEMT栅长一般小于 00nm,甚至要达到100nm左右。栅长的缩短一方面增加了工艺难度,更为重要的是短沟道效应的抑制对器件结构的设计提出了新的挑战。

  MOCVD GaN HEMT在40GHz的微波功率测试结果

  加入In0.1Ga0.9N背势垒层的GaN HEMT导带示意图

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