微电子所新型振荡器和分频器

日前，经过微电子所微波器件与集成电路研究室（四室）科研人员的不懈努力，研制成功多款新型振荡器和分频器。

K波段注锁振荡器、Ka波段压控振荡器
四室HBT小组采用1um GaAs HBT工艺成功研制出K波段15GHz 注入锁定振荡器。该振荡器利用注入信号的谐波锁定工作于15GHz的振荡核心，其电路照片如图1所示。经测试，该电路可被2~20倍的偶次谐波锁定，即最低可采用750MHz信号实现15GHz振荡器锁定。此振荡器能够方便的实现k波段锁相，可用于该频段系统频率源。

图1 K波段15GHz注入锁定振荡器电路

与此同时，科研人员采用1um GaAs HBT工艺研制成功工作于Ka波段的压控振荡器核心，电路及频谱测试照片如图2所示。

该振荡器采用全分布谐振腔，调谐范围为31.2GHz~32.2GHz，在32GHz时，相位噪声优于-95dBc@1MHz offset，输出功率高于0dBm。该振荡器表明利用1um GaAs HBT工艺能够实现Ka乃至更高频率的振荡电路，通过改进，有望用于Ka波段系统频率源。

图2 Ka波段压控振荡器及其输出频谱图

DC～40GHz分频器
HBT小组采用1um GaAs HBT工艺研制了一款DC～17GHz四分频器芯片，该芯片可将DC～17GHz的输入频率进行4倍分频，该芯片采用由两级由ECL逻辑门构成的2分频器构成，将输入频率分频至DC～4.25GHz，其频段已经处于商用锁相环（PLL）芯片可处理的范围内。该款分频器是17GHz范围内锁相环路的前端芯片，应用十分广泛。

图3 DC-17GHz分频器芯片照片和实际4分频时输出的频谱图

该小组还在研究室内部自主的化合物半导体工艺线上成功研制出基于InP DHBT工艺的2分频器电路，其芯片照片与测试结果如图4所示。

图4 InP DHBT基二分频器芯片照片和实测频谱图

分频器采用fmax超过300GHz的InP基DHBT晶体管研制，该芯片是国内速度最高的分频器电路。如果将GaAs基四分频器与InP基二分频器结合使用将使得PLL环路可以覆盖DC～40GHz频率范围，这两款分频器是毫米波频率源中的关键组成部分。