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MMIC 单片微波集成電路-----陳友祥 ( 中無通訊 第98期 )

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發表於 6-1-2022 16:18:29 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
本帖最後由 VR2ZWP 於 6-1-2022 16:43 編輯

                     MMIC 单片微波集成電路
            Monolithic Microwave Integrated Circuit
  
       高頻放大,產品工作頻率越來越高,確實令設計工程師傷透腦筋,頻率越高,電感值越來越小,從 AM 天線線圈 100 圈,到 FM 的四圈半,到微波的一小段導線,發燒友都曾試過,做放大器變了振盪器,做振盪器偏偏唔起振,加上陶瓷電容與半導體的溫度效應,烙鐵焊過的高溫造成假像,左改右改,百思不得其解,飲完杯咖啡再來,竟然一切正常。

       工藝技術提昇,八十年代,矽晶體管工作頻率已超越 2 GHz,平面封裝 SMD 縮小了零件體積,縮短了導線長度,有利高頻產品,只是亦有極限,今天使用矽鍺結合的 SiGe 矽鍺晶體管,如 Infineon BFP840 的截止頻率 fT 是  80 GHz。

    MMIC ( Monolithic microwave integrated circuit ) 單片微波集成電路,整個電路縮入 IC 裡,使用高電子遷移率晶體管 HEMT ( high-electron-mobility transistor ),結合高頻物料,如:砷化鎵 GaAs ( Gallium arsenide )、磷化銦 InP (Indium phosphide)、矽鍺 SiGe ( silicon-germanium )、氮化鎵 GaN ( Gallium nitride )。異質介面雙極電晶體技術 HBT ( Hetero-junction Bipolar Transistor在晶體管射極用上四層不同物料 ),提高了頻帶寬,減少了噪音,也提高了穩定度,標稱頻率範圍內放大器增益十分平均,如 BGA2800 於 250 MHz 是 19.9 dB,950 MHz 是 20.5 dB,2150 MHz 是 20.2 dB,更有產品是 DC ~ 40 GHz,50 GHz ~ 95 GHz...。

      微波泛指 300 MHz 以上,至 300 GHz 頻段,用途廣泛,廣播、通訊、醫療、監控、自駕車雷達...

      微波電磁場,已知對人體健康有影響,因此有關行業員工須要定期檢查身體,各國對發射功率有嚴格規定,建議裝製發射機時做好安全措施,以免損害自己及附近人仕。
 樓主| 發表於 6-1-2022 16:25:01 | 顯示全部樓層
本帖最後由 VR2ZWP 於 6-1-2022 16:32 編輯

                                     圖片1.jpg
                                     圖一輯自 Infineon 公司技術資料         

圖一 Infineon BFP840 高頻 HBT 晶體管,SOT343 塑料平面封裝,尺寸 2.1 x 2 x 0.9mm規格: Vce 2.25 V,Ic 35 mA,截止頻率 fT  80 GHz,直流放大系數 hFE 260 ( 1.8V 10mA ) 噪聲系數 NF (Noise firure) 0.85 dB ( at 5.5 GHz, 1.8V, 10mA )

                                     圖片4.jpg
                                     圖二 (顯微鏡尺寸)
                                    
                                     圖片2.jpg

圖二,圖三 NXP 公司的 BGA2800 寬頻放大器,6-pin SOT363 塑料平面封裝,尺寸 2.2 x 1.35 x 1.1mm規格: Vcc = 3.3 V,Icc = 10.5 mA,匹配阻抗 50 Ω,工作頻寬 DC ~ 2.2 GHz,平均增益 20 dB ( f = 2150 MHz ),噪聲系數 NF (Noise firure) 少於 4 dB ( at 950 MHz ),輸出功率 - 1 dBm ( at 1 dB gain compression )。


 樓主| 發表於 6-1-2022 16:38:02 | 顯示全部樓層
本帖最後由 VR2ZWP 於 6-1-2022 16:40 編輯

                                              圖片5.jpg

圖四 Mini-Circuits 公司的 MAR- 6SM+ 寬頻放大器,4-Micro-X 塑料平面封裝,規格: Vcc = 3.5 V,Icc = 16 mA,匹配阻抗 50 Ω,工作頻寬 DC ~ 2 GHz,平均增益 20 dB ( f = 2 GHz ),噪聲系數 NF (Noise firure) 2.3 dB ( at 0.5 GHz )輸出功率 + 3.7 dBm ( at 1 dB gain compression )。

                                              圖片3.jpg

                                              圖片6.jpg

圖五、六 MAR- 6SM+ 內部原理圖、應用接線圖,兩個 NPN 晶體管組成達靈頓放大器,採用 磷化銦鎵 InGaP HBT 工藝,改變輸出端串聯電阻可配合不同工作電壓 。
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