Исследование и разработка дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с расширенной полосой рабочих частот сигнала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Калёнов Александр Дмитриевич

• Калёнов Александр Дмитриевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Калёнов Александр Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ СВЧ КЛЮЧЕЙ И АТТЕНЮАТОРОВ

1.1 СВЧ ключи

1.1.1 Конфигурации СВЧ ключей

1.1.2 Основные параметры СВЧ ключей

1.1.3 Сравнительный анализ современных СВЧ ключей

1.2 СВЧ аттенюаторы

1.2.1 Конфигурации СВЧ аттенюаторов

1.2.2 Основные параметры СВЧ аттенюаторов

1.2.3 Сравнительный анализ современных СВЧ аттенюаторов

1.3 Обоснование предлагаемой конфигурации

1.4 Анализ технологических процессов КМОП Si и БиКМОП SiGe

1.5 Выводы

2. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ КЛЮЧЕЙ И АТТЕНЮАТОРОВ

2.1 Исследование модели транзистора

2.2 Методы улучшения параметров МОП СВЧ ключей и аттенюаторов

2.3 Расчет импедансов в дифференциальной структуре

2.3.1 Принцип работы мостовой дифференциальной схемы

2.4 Дифференциальная структура, обеспечивающая высокую линейность сигнала

2.5 Методики проектирования СВЧ ключей и аттенюаторов

2.5.1 Алгоритм проектирования СВЧ ключей

2.5.2 Алгоритм проектирования СВЧ аттенюаторов

2.6 Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЧ КЛЮЧЕЙ И АТТЕНЮАТОРОВ ПОСТРОЕННЫХ НА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СТРУКТУРЕ

3.1 Расчётная дифференциальная структура СВЧ ключа

3.2 Анализ реализации структур на основе мостовой дифференциальной

структуры

3.3 Дифференциальный аттенюатор с компенсацией паразитного сигнал

3.3.1 Дифференциальный аттенюатор с непрерывным ослаблением

3.3.2 Дифференциальный аттенюатор с усилителем

3.4 Двухкаскадный дифференциальный аттенюатор

3.5 Выводы

4. РАЗРАБОТКА И ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ КЛЮЧЕЙ И АТТЕНЮАТОРОВ С РАСШИРЕННОЙ ПОЛОСОЙ РАБОЧИХ ЧАСТОТ СИГНАЛА

4.1 Разработка дифференциальных СВЧ SPST и SPDT ключей

4.2 Разработка дифференциального СВЧ аттенюатора 6 бит

4.3 Результаты измерений дифференциальных СВЧ ключей

4.4 Результаты измерений дифференциального СВЧ аттенюатора 6-бит

4.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение - Акты внедрения результатов диссертационной работы

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ АФАР - активная фазированная антенная решетка АЦП - аналого-цифровой преобразователь

БиКМОП - биполярный и комплементарный металл-оксид-полупроводник ИС - интегральная схема

КМОП - комплиментарный металл-оксид-полупроводник

КНИ - кремний на изоляторе

КСВ - коэффициент стоячей волны

МИС - монолитная интегральная схема

МОП - металл-оксид-полупроводник

НИОКР - научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа

НТИ - национальная технологическая инициатива

ППМ - приемопередающий модуль

САПР - система автоматизированного проектирования

СБИС - сверхбольшая интегральная схема

СВЧ - сверхвысокая частота

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь

ЭКБ - электронная компонентная база

MPW - Multi-Project Wafer (много проектная пластина)

DPDT - Double Pole Double Throw - два входа два выхода

DPST - Double Pole Single Throw - два входа один выхода

SPDT - Single Pole Double Throw - один вход два выхода

SPST - Single Pole Single Throw - один вход один выход

SPW - Single-project wafer (одна проектная пластина)

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с расширенной полосой рабочих частот сигнала»

Актуальность работы

Современные фазированные антенные решетки часто используют активные приемопередающие модули (ППМ), которые обеспечивают высокую гибкость в управлении диаграммой направленности антенны. Ключевыми элементами, отвечающими за формирование амплитудно-фазового распределения в ППМ, являются аттенюаторы, ключи и фазовращатели. Эти компоненты позволяют точно регулировать уровень сигнала и его фазу для каждого отдельного элемента антенны, что делает возможным эффективное электронное сканирование луча и адаптивное управление характеристиками антенны [1].

Для повышения эффективности ППМ и улучшения их массогабаритных характеристик, современные разработки сосредоточены на использовании новых материалов и интеграции компонентов. Использование монолитных интегральных схем (МИС) позволяет существенно снизить размеры и вес ППМ, а также улучшить их надежность и тепловое излучение. Таким образом, развитие технологий ППМ открывает широкие перспективы для улучшения параметров радиолокационных систем и расширения их функциональных возможностей [2].

Использование активных антенных решеток позволяет быстро и эффективно изменять направление излучаемого луча без необходимости движения всей антенны, что значительно повышает скорость обнаружения и отслеживания целей. Кроме того, такие системы обладают высокой точностью и разрешением, что делает их незаменимыми для задач обнаружения, сопровождения и классификации объектов в воздухе, на море или на суше.

Активные фазированные антенные решетки работают по принципу изменения фазы и амплитуды сигналов, генерируемых каждым ППМ, чтобы формировать необходимое направление излучения. Это позволяет создавать узконаправленные лучи, которые могут сканировать пространство быстро и точно, обеспечивая высокую производительность и надежность радиолокационных систем.

Кроме того, такие системы могут работать в различных диапазонах частот и иметь различные режимы работы, что делает их универсальными и применимыми в различных условиях и задачах. На рисунке 1 представлен пример СВЧ МИС ППМ.

Рисунок 1 - Пример СВЧ МИС ППМ Монолитная интегральная схема (МИС) состоит из: общего переключателя (1), переключателя канала передатчика (2), буферного усилителя (3), аттенюатора (4), усилителя (5), фазовращателя (6), переключателя канала приёмника (7), усилителя мощности (8), малошумящего усилителя (9) и блока цифрового управления (10). Схема управления контролирует амплитуду и фазу сигнала как при передаче, так и при приеме.

Аттенюаторы, используемые в ППМ, предоставляют возможность гибко управлять амплитудой сигнала для отдельного излучающего элемента. Это особенно важно для задач минимизации побочных лепестков диаграммы направленности и улучшения коэффициента усиления антенны в заданном направлении. Современные технологии позволяют интегрировать аттенюаторы с высокими показателями точности и быстродействия, что критично для динамичных и многофункциональных радиолокационных систем.

В радиосистемах любого назначения переключение диапазонов осуществляется с помощью твердотельных СВЧ - переключателей. Применение переключателей в активных фазированных антенных решетках (АФАР) играет ключевую роль в обеспечении гибкости и эффективности работы таких систем. Переключатели позволяют выбирать различные режимы работы антенн, изменять направленность и форму луча, что критически важно для выполнения множества задач. Это особенно актуально для радиолокационных систем, где требуется динамически изменять характеристики антенн в зависимости от оперативных целей и условий. Использование переключателей позволяет быстро адаптировать систему

к изменяющимся внешним условиям и требованиям, обеспечивая высокую степень многофункциональности АФАР.

Одним из ключевых компонентов в этой системе являются высокочастотные переключатели, способные работать на высоких мощностях и выдерживать жесткие условия эксплуатации. В современных АФАР применяются твердотельные переключатели, такие как РГЫ-диоды и полевые транзисторы, которые обеспечивают быстрое переключение и высокую надежность [3,4].

Интеграция высокочастотных переключателей и аттенюаторов в АФАР также требует тщательного продумывания схемотехнических решений и оптимизации компонентов. Для обеспечения максимальной эффективности необходимо учитывать характеристики материалов, из которых изготовлены переключатели, геометрию и топологию всей системы. Правильный выбор и размещение переключателей и аттенюаторов помогут уменьшить паразитные эффекты, такие как перекрестные помехи и нежелательные отражения сигнала, что улучшит общее качество работы системы.

Среди отечественных предприятий разработкой и выпуском интегральных схем СВЧ - ключей и аттенюаторов занимаются АО «НПП «Исток» им. Шокина», АО «Светлана-Рост» и др. Одним из кл ючевых недостатков существующих аттенюаторов является высокие потери сигнала на высоких частотах. Это может значительно ухудшить качество передачи и приема сигналов, что особенно критично в высокочувствительных системах. Диапазон ослаблений у многих существующих решений не всегда отвечает требованиям современных телекоммуникационных и радиолокационных систем, что делает их менее универсальными и ограничивает область их применения.

Высокая себестоимость аттенюаторов, обусловленная использованием технологии на основе арсенида галлия (GaAs), также является серьезной проблемой для производителей. GaAs технология, обеспечивает высокие рабочие частоты и малые размеры компонентов, но является дорогой и сложной в производстве. Это приводит к тому, что конечные продукты становятся дорогими для потребителей, снижая их конкурентоспособность на рынке.

Для улучшения характеристик и снижения себестоимости СВЧ аттенюаторов и ключей, отечественные предприятия проводят исследования и разработки в

области новых материалов и технологий [5]. В работах Г.Я. Красникова и Н.А. Шелепина описаны преимущества и недостатки различных технологических процессов. Также развивается направление по совершенствованию технологических процессов и созданию более эффективных архитектур схем, чтобы снизить потери и увеличить диапазон ослаблений [6].

Альтернативным решением являются дифференциальные ключи и аттенюаторы, разработке которых посвящены работы В.В. Репина, а также работы В.Н Кочемасова и др. Принцип работы дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов основан на компенсации паразитного сигнала, в следствии этого увеличивается максимальный коэффициент ослабления, увеличивается точность управления ослаблениями, а также увеличивается мощность передаваемого сигнала. При этом за счет компенсации влияния разброса параметров технологического процесса увеличивается выход годных интегральных схем.

Использование дифференциальных ключей и аттенюаторов в СВЧ аппаратуре позволяет увеличить гибкость и расширить область применения систем в целом. В современной СВЧ технике в основном используются узкий класс схем с дифференциальным включением для увеличения быстродействия и снижения помех. В кремниевой СВЧ микроэлектронике дифференциальная структура считается доминирующей, так как используется для применения виртуального заземления и часто является единственным способом обеспечить малые паразитные эффекты [3].

Однако достижение высокой точности ослаблений, а также передача сигнала большой мощности практически во всех аттенюаторах и ключах происходит с использованием различных методов калибровки шага ослаблений, погрешности которых неизбежно накапливаются на каждом каскаде. Детальное описание этих методов калибровки является конфиденциальной информацией фирм-разработчиков. Следовательно, появляется необходимость в разработке собственных схем ключей и аттенюаторов с минимальными потерями на сверхвысоких частотах , что является трудоемкой задачей [7].

Важной задачей является исследование и развитие новых методов и подходов в проектировании дифференциальных СВЧ аттенюаторов и ключей с заданной точностью параметров, позволяющие применять их в той или иной области

частот [2]. Наличие паразитных эффектов на сверхвысоких частотах, затрудняет разработку аттенюаторов и ключей. Исследованию и разработке этих методов проектирования посвящена данная диссертация. Цель и задачи диссертации

Целью диссертации является исследование и разработка дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с расширенной полосой частот и с заданной точностью параметров.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Выполнен анализ методов построения СВЧ ключей и аттенюаторов, определены достоинства и недостатки известных архитектур.

2. Исследованы методы проектирования дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов и определены их достоинства и недостатки.

3. Разработана методика расчета параметров ослаблений дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов для вычисления импеданса транзисторов.

4. Разработаны алгоритмы проектирования СВЧ ключей и аттенюаторов.

5. Установлена зависимость импеданса транзисторов в дифференциальной структуре в зависимости от импеданса нагрузки для расчета коэффициентов ослаблений.

6. Спроектированы дифференциальные СВЧ ключи и аттенюаторы до 3 ГГц на базе технологического процесса КМОП 180 нм и экспериментально исследованы образцы.

Научная новизна диссертации:

1. Предложен способ схемотехнической реализации дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с компенсацией паразитного сигнала.

2. Установлена зависимость изменения импеданса проходных и компенсирующих транзисторов от импеданса нагрузки в дифференциальной структуре СВЧ ключей и аттенюаторов с компенсацией паразитного сигнала.

3. Предложена методика построения дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов, обеспечивающая минимальные вносимые потери и максимальное ослабление сигнала.

4. Разработана методика проектирования дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов, обеспечивающая наибольшую линейность и коэффициент согласования.

5. Разработан алгоритм расчёта импеданса проходных и компенсирующих транзисторов, позволяющий оценить минимальные потери и максимальное ослабление сигнала.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Зависимость изменения импеданса проходных и компенсирующих транзисторов от импеданса нагрузки в дифференциальной структуре СВЧ ключей и аттенюаторов с компенсацией паразитного сигнал.

2. Методика построения дифференциальной структуры СВЧ ключей и аттенюаторов, позволившая уменьшить величину вносимых потерь и увеличить максимальное ослабление сигнала.

3. Методика проектирования дифференциальной структуры СВЧ ключей и аттенюаторов, обеспечивающая увеличение уровня линейности и согласование импедансов схемы.

4. Алгоритм расчета импеданса проходных и компенсирующих транзисторов в зависимости от импеданса нагрузки в дифференциальной структуре СВЧ ключей и аттенюаторов.

5. Структурные и принципиальные схемы дифференциальных ключей и аттенюаторов.

6. Экспериментальные результаты тестирования микросхем дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов, выполненных по технологии КМОП с использованием сервиса MPW МИЭТ.

Практическая значимость работы:

1. Разработанная методика построения дифференциальных структур позволяет проектировать СВЧ ключи и аттенюаторы, с диапазоном рабочих частот от 10 кГц до 10 ГГц с потребляемой мощностью не более 1 мкВт.

2. Разработанная методика для расчета параметров дифференциальных ключей и аттенюаторов по заданным критериям позволяет определить необходимые площади транзисторов при компенсации паразитного сигнала.

3. Предложенные конструкции и методы проектирования дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов обеспечивают уменьшение потерь на 20%, увеличение максимального ослабления на 40% и повышение линейности на 50%, по сравнению с типовыми решениями и не уступают известным аналогам.

4. Дифференциальные ключи, спроектированные с использованием разработанного метода и изготовленные по технологии КМОП 180 нм, обладают потерями сигнала не более 1,5 дБ и максимальной максимальным ослаблением не менее 36 дБ; дифференциальные аттенюаторы обладают минимальным ослаблением не более 2 дБ и максимальным ослаблением не менее 31,5 дБ в диапазоне от 100 МГц до 3 ГГц.

5. Результаты работы использованы при выполнении опытно-конструкторских работ в АО «НИИМА «Прогресс». Предложенная структура высокочастотного аттенюатора применена в разработке аналога микросхемы 1338ХК8У.

6. Материалы диссертационной работы использованы в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» при выполнении НИР «Разработка и исследование элементов приемо-передающих устройств в субтерагерцовом диапазоне на основе кремний-германиевых транзисторов», по Соглашению о предоставлении Гранта с Российским научным фондом № №20-19-00521-П от 15.05.2023.

Личный вклад автора. Все результаты, представленные в данной работе, получены автором лично либо в соавторстве при его непосредственном участии.

Апробация результатов.

Основные результаты исследований, представленные в диссертационной работе, и её научные положения докладывались на всероссийских и международных научно-технических конференциях, и форумах:

1. 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus-2019).

2. Школа молодых учёных «Микроэлектроника-2019».

3. Международный форум «Микроэлектроника-2019». 5-ая Международная научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули».

4. 4-я Международная научно-практическая конференция «Интеллектуальные технические системы и микросистемная техника». 2020 г.

5. 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus-2020).

6. 27-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2020».

7. 2020 IEEE 24th International Conference on Circuits, Systems, Communications and Computers (CSCC).

8. Международный форум «Микроэлектроника-2020». XIX Отраслевая научно-техническая конференция радиоэлектронной промышленности.

9. 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus-2021).

10. 5-я Международная научно-практическая конференция «Интеллектуальные технические системы и микросистемная техника». 2021 г.

11. 28-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2021».

12. 2022 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus-2022).

13. 29-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2022»

14. Российский форум «Микроэлектроника-2022». 8-ая научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули».

15. Российский форум «Микроэлектроника-2023». 9-ая научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули».

Основные публикации.

По материалам диссертационной работы опубликованы 38 научных работ, в том числе 4 работы в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных изданий ВАК Минобрнауки РФ, 5 работ - в изданиях, входящих в базы Scopus и WoS, патент на изобретение и 4 свидетельства о регистрации топологии ИМС.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ СВЧ КЛЮЧЕЙ И АТТЕНЮАТОРОВ

Для дальнейшего выбора структуры СВЧ ключей и аттенюаторов с расширенной полосой рабочих частот сигнала необходимо провести анализ известных конфигураций.

В данной главе рассматриваются принципы работы основных вариантов исполнения СВЧ ключей и аттенюаторов, их архитектурные и схемотехнические особенности, выявляются структурные блоки, вносящие основной вклад в коэффициент передачи и линейность передаваемого сигнала. Также производится сравнительный анализ по трем ключевым параметрам: для ключей - минимальные потери, максимальная развязка, время переключения, для аттенюаторов -минимальные потери, максимальное ослабление и шаг ослаблений. При этом рассматривается возможность передачи сигнала высокой мощности.

1.1 СВЧ ключи

Одними из важнейших блоков в радарах и системах коммуникации являются переключатели (ключи) как самостоятельные элементы для переключения сигнала в режимах передачи/приема, так и в составе блоков фазовращателя и аттенюатора. СВЧ-ключ представляет собой устройство, способное закрывать или открывать сегменты СВЧ-тракта, соединяющее источники сигнала и нагрузку на основе внешнего управляющего сигнала [8]. В момент переключения происходит быстрое изменение импеданса переключающего элемента, который теоретически должен мгновенно изменяться от нуля до бесконечности или наоборот. Имеются три основные блок-схемы коммутационного устройства (рисунок 1.1), который соединяет/разъединяет сегменты СВЧ-тракта: нагрузка отключена, генератор работает в режиме холостого хода (рисунок 1.1а); нагрузка шунтируется, генератор работает в режиме короткого замыкания (рисунок 1.1б); нагрузка отключена генератор работает в режиме согласования импеданса (рисунок 1.1с). Рассмотренные включения указанных цепей присутствует в любом СВЧ переключателе [9].

Рисунок 1.1 - Режимы работы ключа (а - режим холостого хода, б - режим короткого замыкания, в - режим согласования импеданса) Наиболее трудно решается проблема с обеспечением высокой изоляции в разомкнутом состоянии одновременно с низкими потерями ключа в замкнутом состоянии. Важным является плоскостность сопротивления открытого ключа и величина инжекции заряда, которые определяют вносимые ключом нелинейные искажения и смещения [10,11]. Одним из преимуществ использования в проектировании КМОП - ключей для достижения требуемых параметров является достаточное низкое энергопотребление. Дополнительным преимуществом КМОП -ключей является их высокая степень интеграции. Технология КМОП позволяет создавать микросхемы с большим числом транзисторов на одном кристалле, что значительно уменьшает размеры конечных устройств [12,13].

Поскольку многие производители и разработчики используют собственные определения и методы измерения параметров СВЧ-коммутаторов, необходимо систематизировать и обобщить известные подходы. Систематизация параметров СВЧ-ключей представляет собой важный шаг к упрощению процесса выбора и сравнения устройств различных производителей.

1.1.1 Конфигурации СВЧ ключей

Конфигурация СВЧ-ключей — ключевой аспект проектирования и разработки современных систем связи и радарных систем. Основная задача, стоящая перед инженерами, заключается в обеспечении высокой изоляции, быстрого переключения и низких потерь при передачи высокочастотного сигнала [14]. Это требует точной настройки и выбора компонентов, чтобы минимизировать потери

сигнала, увеличить изоляцию между каналами и обеспечить стабильную работу в широком частотном диапазоне.

В процессе проектирования СВЧ-ключей является выбор подходящего типа конфигурации ключа. Среди наиболее распространенных типов - PIN-диоды, FET-транзисторы и MEMS-ключи. Каждый тип обладает своими преимуществами и ограничениями. Например, PIN-диоды известны своей высокой мощностью обработки и быстрым временем переключения, но могут потребовать значительного тока смещения для оптимальной работы. С другой стороны, FET-транзисторы легко интегрируются в микросхемы и обеспечивают низкий уровень шума, но могут не подходить для приложений, требующих высокого уровня мощности [15].

Критическим аспектом выбора конфигурации СВЧ-ключей является тестирование и верификация готовой системы. На этом этапе проводятся измерения таких параметров, как коэффициент стоячей волны, потери обратного сигнала и время переключения между каналами. Этот анализ помогают убедиться в том, что ключи функционируют в соответствии с заданными характеристиками и надежно работают в предусмотренных условиях. Тщательное тестирование позволяет выявить и устранить возможные недостатки на стадии проектирования, что в конечном итоге приводит к созданию более надежных и эффективных высокочастотных систем [16].

Следует отметить, что названия типов ключей отражают количество входных и выходных портов.

В СВЧ технике известно несколько вариантов ключей:

1) SPST (от англ. Single Pole Single Throw) один вход один выход;

2) SPDT (от англ. Single Pole Double Throw) один вход два выхода;

3) DPST (от англ. Double Pole Single Throw) эквивалентно двум SPST;

4) DPDT (от англ. Double Pole Double Throw) эквивалентно двум SPDT.

Наиболее актуальным являются SPST и SPDT ключи. На рисунке 1.2

представлены эквивалентные схем основных СВЧ-ключей.

в г

Рисунок 1.2 - Эквивалентные схемы SPST ключа (а), SPDT ключа (б), DPST ключа

(в) и DPDT ключа (г)

СВЧ-ключи (переключатели) типа SPDT (Single-Pole Double-Throw) и SPST (Single-Pole Single-Throw) играют критически важную роль в широком спектре приложений, включая телекоммуникации, измерительное оборудование, радарные системы и многие другие области. Эти ключи обеспечивают возможность перенаправления сигнала между различными радиотрактами, что делает их незаменимыми компонентами в сложных системах передачи данных и радиочастотных приложениях. Разница между ними заключается в количестве выводов и их возможных состояний. SPST ключ обладает двумя положениями -включенным и выключенным, что делает его простым и надежным для замыкания или размыкания одной цепи. В противоположность, SPDT ключ может переключать между двумя выходами, позволяя одному входному сигналу соединяться с одним из двух возможных выходов.

При разработке СВЧ КМОП ключей в основном используют МОП-транзисторы с индуцированным n-каналом (n-МОП). На рисунке 1.3 представлена одна из наиболее распространенных схем n-МОП ключей. Исследуемая структура представляет собой Г-образную топологию двух транзисторов (рисунок 1.3, а).

б

Рисунок 1.3 - Схемы 8Р8Т ключа (а) и 8РБТ ключа (б)

На рисунке 1.3 (б) представлен 8РБТ ключ на п-МОПТ. 8РБТ ключ имеет один общий вход для двух каналов и два выхода. В системах радиолокации и радиосвязи 8РБТ ключ используется, как тумблер, для переключения антенны между каналом передачи каналом приема.

Полевые транзисторы находят широкое применение в качестве ключевых элементов в различных электронных устройствах благодаря своей исключительной эффективности. Одним из ключевых преимуществ МОП-транзисторов является их низкое сопротивление в открытом состоянии, которое минимизирует потери энергии, особенно при высоких частотах работы. Это делает их идеальными для использования в схемах СВЧ диапазона, где каждый Ом сопротивления может существенно влиять на общую эффективность системы [17-19].

Еще одним важным фактором, делающим МОП-транзисторы предпочтительными, является их низкое энергопотребление. Это особенно важно в современных интегральных схемах, где плотность размещения компонентов растет, а требования к тепловому режиму и энергоэффективности становятся все более критичными. МОП-транзисторы, обладая высоким входным импедансом и практически нулевым током затвора, требуют минимальных энергозатрат на управление ими. Это позволяет создавать системы, которые не только более энергоэффективные, но и сохраняют долговременную надежность [20].

Основными типами конфигураций ключей являются Г-образные, П-образные и Т-образные, каждая из которых применяется в зависимости от требований системы и особенностей конструкции.

Г-образные ключи характеризуются двумя прямыми участками, соединенными под прямым углом. Такая конфигурация используется

а

преимущественно для управления сигналами в линейных трактах, особенно в случаях, когда нужно минимизировать площадь установки и упростить схемотехнику. Они, как правило, имеют низкие потери и высокий коэффициент подавления обратных сигналов, что делает их популярными в коммутаторах и переключателях для сетевых интерфейсов СВЧ [21].

П-образные ключи имеют форму буквы «П» и предназначены для более сложных задач, таких как выбор между несколькими входными или выходными потоками. Они часто используются в схемах с требованием к многопортовому соединению, где необходимо распределять сигналы между многочисленными каналами. П-образные ключи обеспечивают высокий уровень изоляции между своими портами и минимальные переходные искажения, что позволяет использовать их в широком диапазоне частот и приложений, включая измерительные системы и широкополосные передатчики.

Т-образные ключи состоят из трех взаимно перпендикулярных сегментов и используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокий коэффициент направленности сигнала. Они особенно востребованы в задачах, связанных с комбинированием и разделением СВЧ сигналов в фазированных решетках и других сложных антеннах системах. Благодаря своей специфической геометрии, Т- образные ключи могут обеспечивать лучшее согласование уровней мощности между различными каналами, что делает их идеальными для точных и высокостабильных приложений в телекоммуникациях и радионавигации. Пример различных конфигураций представлен на рисунке 1.4.

иупр О

ивх о-

ивых -о

иупр о—

Ч>

а

б

Рисунок 1.4 - Схемы Г-образного ключа (а), П-образного ключа (б) и

Т-образного ключа (в) Легкость интеграции МОП-транзисторов с другими активными компонентами в монолитных интегральных схемах также является значительным преимуществом. МОП-технологии позволяют эффективно реализовывать сложные схемы на компактных площадях, снижая общую стоимость производства и увеличивая надежность за счет меньшего числа соединений и контактов. Полевые транзисторы могут быть легко комбинированы с различными активными элементами, такими как операционные усилители и цифровые логические элементы, что открывает широкие возможности для создания многофункциональных микросхем, таких как микропроцессоры и радиочастотные модули [6].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Калёнов Александр Дмитриевич, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Чернова И.В., Тодошева А.С. Особенности реализации приемопередающего модуля АФАР // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2018. Том 12. №8. С. 27-31.

2. Бердыев B.C. Левитан Б.А., Тушнов П.А. Шишлов A.B. Повышение эффективности передающих АФАР за счет управления выходной мощностью каналов приемопередающих модулей // Радиотехника. 2016, № 10. С. 88-99.

3. Репин В. В., Дроздецкий М. Г., Мухин И.И., Современные КМОП ключи для СВЧ диапазона // Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. - 2015, №2.

4. A. F. Berezniak and A. S. Korotkov, Solid-State Microwave Switches: Circuitry, Manufacturing Technologies and Development Trends. Review (Part 1) Saint Petersburg State Polytechnical University, St. Petersburg, Russia Received in final form March 5, 2013.

5. Шелепин Н.А. «Особенности технологии и конструкции элементов СБИС СОЗУ с технологическим уровнем 90 нм для бортовой космической аппаратуры» // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. 2020. № 2 (178). С. 5-8.

6. Эннс В. И., Кобзев Ю. М. Проектирование аналоговых КОП-микросхем. Краткий справочник разработчика. / Под редакцией канд. техн. наук В. И. Эннса. - М.: Горячая линия - Телеком. - 2005 - 454с.: ил.

7. Ankur Prasad, Student Member, IEEE, Christian Fager, Member, IEEE, Mattias Thorsell, Member, IEEE, Christer M. Andersson, Member, IEEE, and Klas Yhland, Member, IEEE, Symmetrical Large-Signal Modeling of Microwave Switch FETs vol. 62, no. 8, august 2014

8. Усачев Н.А. «Элементы и функциональные блоки кремний-германиевых БиКМОП сверхвысокочастотных приемо-передающих интегральных микросхем», диссертация кандидата технических наук по специальности 05.13.05. - Москва, 2015. -174с.

9. Белов Л. Переключатели сверхвысокочастотных сигналов / Электроника НТБ, Выпуск 1, 2006.

10. Кореков, Л. В. Анализ схемных решений интегральных СВЧ цифровых ступенчатых аттенюаторов, изготавливаемых по различным технологическим процессам / Л. В. Кореков, А. А. Метель, А. С. Сальников // Проблемы разработки

перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). - 2020. - № 4. - С. 174-180.

11. Дингес С.И. Основы схемотехники радиооборудования систем связи с подвижными объектами. Часть 2/ Радиодизайн. -М., 2010. -98 с.

12. Калёнов, А. Д. Разработка ИМС непрерывных аттенюаторов с цифровым управлением для работы в СВЧ-диапазоне / А. Д. Калёнов, В. П. Тимошенков, В. В. Репин // Интеллектуальные системы и микросистемная техника : Сборник трудов научно-практической конференции, Кабардино-Балкария, пос. Эльбрус, 03-08 февраля 2020 года. - Кабардино-Балкария, пос. Эльбрус: Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», 2020. - С. 5-12.

13. Калёнов, А. Д. Методика проектирования дифференциального СВЧ ключа /

A.Д. Калёнов, В. В. Лосев // Интеллектуальные системы и микросистемная техника : сборник трудов научно-практической конференции, пос. Эльбрус, 0309 февраля 2021 года. - Москва: Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», 2021. - С. 62-67.

14. Возможности разработки радиочастотных приёмо-передающих БИС космического применения по отечественной технологии КМОП КНИ 0,18 мкм /

B. В. Елесин, Н. А. Усачев, Г. Н. Назарова [и др.] // 26-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2016) : Материалы конференции. В 13 томах, Севастополь, 04-10 сентября 2016 года. Том 8. - Севастополь: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Севастопольский государственный университет», 2016. - С. 1723-1729.

15. Елесин В.В., Назарова Г.Н. Методика оптимизации параметров SPDT-ключей для монолитных фазовращателей и аттенюаторов СВЧ диапазона / Елесин В.В., Назарова Г.Н. // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн. трудов. -М.:МИФИ - 2008. - С. 114-120.

16. Метод линеаризации КМОП-микросхем и разработка высоколинейного аттенюатора СВЧ-диапазона / И. Мухин, В. Репин, М. Дроздецкий, Г. Алексеев // СВЧ-электроника. - 2017. - № 1(2). - С. 62-64.

17. Kalyonov, A. D. Analysis of Methods for Reducing Losses and Increasing Isolation of Differential Microwave Attenuators / A. D. Kalyonov, V. V. Losev, I. I. Mukhin // Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022, St. Petersburg, 25-28 января 2022 года. - St. Petersburg, 2022. - P. 149-152.

18. A. Kalyonov, D. Morozov, V. Repin and A. Mukhin, "Research and Development of a Differential Microwave Attenuator Based on BiCMOS SiGe Technology with Continuous Attenuation Control," 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), Saint Petersburg and Moscow, Russia, 2019, pp. 1620-1623.

19. Research and Development of Digitally Controlled Continuous Microwave Attenuators / A. D. Kalyonov, D. N. Morozov, V. V. Repin, I. I. Mukhin // Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, EIConRus 2020, St. Petersburg and Moscow, 27-30 января 2020 года. -St. Petersburg and Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020. - P. 1818-1821. - DOI 10.1109/EIConRus49466.2020.9039132.

20. Wei Cheng, Mark S. Oude Alink, Student Member, IEEE, Anne Johan Annema, Member, IEEE, Gerard J. M. Wienk, and Bram Nauta, Fellow, IEEE, A Wideband IM3 Cancellation Technique for CMOS - and T-Attenuators, IEEE journal of solid-state circuits, vol. 48, no. 2, February 2013.

21. Сравнение высокочастотных возможностей отечественных КМОП технологий с проектными нормами 90 нм и 180 нм на примере проектирования смесительного блока квадратурного демодулятора / А. Д. Калёнов, В. В. Лосев, Л.В. Недашковский, Ю. А. Чаплыгин // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. - 2023. - № 2(190). - С. 52-56.

22. Калёнов, А. Д. Метод проектирования широкополосных дифференциальных аттенюаторов / А. Д. Калёнов // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. - 2023. - № 2(190). - С. 26-31.

23. Калёнов А. Д. Исследование и разработка широкополосного дифференциального аттенюатора с дискретным управлением / А. Д. Калёнов, В. В. Репин, А. Н. Павлова // Наноиндустрия. - 2023. - Т. 16, № S9-1(119). - С. 282 -286.

24. Y.-Y. Huang, W. Woo, Y. Yoon, and C.-H. Lee, «Highly linear RF CMOS variable attenuators with adaptive body biasing» IEEE J. Solid- State Circuits, vol. 46, no. 5, pp. 1023-1033, 2011.

25. H. Dogan, R. G. Meyer, and A.M. Niknejad, «Analysis and design of RF CMOS attenuators» IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 43, no. 10, pp. 2269-2283, 2008.

26. A. Youssef, J. Haslett, and E. Youssoufian, «Digitally-controlled RF passive attenuator in 65 nm CMOS for mobile TV tuner ICs» in Proc. IEEE Int. Circuits and Systems (ISCAS) Symp., 2010, pp. 1999-2002.

27. Кочемасов В., Рауткин Ю. Интегральные СВЧ-переключатели // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2018. № 4. С. 122-127; № 5. С. 152163; № 6. С. 80-93.

28. Zhe Fan, Kaixue Ma, Shouxian Mou, and Fanyi Meng, China A High-Isolation Ku-Band SPDT Switch in 0.25цт SiGe BiCMOS Technology IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, VOL. 65, NO. 1, JANUARY 2018.

29. Красников Г., Лукасевич М., БиКМОП БИС с самосовмещенной структурой, ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес» 3-4/97.

30. Bruccoleri F, Klumperink Edw Nauta B. Generating All two-MOS-transistor amplifier leads to new wide-band LNAs // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2001. V. 36. No. 7. p 1032-1040.

31. M. Schroter, and A. Pawlak, SiGe heterojunction bipolar transistor technology for sub-mm-wave electronics - State-of-the-art and future prospects IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS 2018.

32. John D. Cressler, IEEE, Radiation Effects in SiGe Technology // IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE 2013.

33. Калёнов А.Д. Исследование параметров дифференциального аттенюатора для работы в СВЧ-диапазоне, // «Микроэлектроника и информатика - 2019. Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов». - М.: МИЭТ, 2019

34. Lai R-B., Chao S-F., Tsai Z-M. et al. Topology Analysis and Design of Passive HEMT Millimeter-Wave Multiple-Port Switches // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2008. V. 56. № 7. P. 1545-1554.

35. Yuan Y., Fan Y., Yang Z., Lin H. 5 W, Ku-Band GaAs T / R MMIC with Switch Topology // Microwave Journal. Aerospace and Defense Supplement. June 2017. P. 32, 34, 36, 38, 40.

36. Thome F., Ambacher O. Highly Isolating and Broadband Single-Pole Double-Throw Switches for Millimeter-Wave Applications Up to 330 GHz // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2018. V. 66. № 4. P. 1998-2009.

37. Красников Г.Я. и др. Приборно-технический базис отечественной 0,18 мкм SiGe: С БиКМОП технологии // Материалы XIII Научно-технической конференции "Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА". - "Пульсар 2014", Дубна. Октябрь, 2014. С. 115-118

38. Кочемасов В., Дингес С., Шадский В. Твердотельные СВЧ-переключатели средней и большой мощности // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2019. № 8. С. 108-112; № 9. С. 116-130; № 10. С. 82-94; 2020. № 1. С. 142-151.

39. Boles T., Brogle J., Rozbicki A. A Monolithic, 1000-Watt SPDT Switch // 2008 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest. 2008. PP. 1285-1288.

40. Yang J. G., Yang K. High-Linearity K-Band Absorptive-Type MMIC Switch Using GaN PIN-Diodes // IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2013. V. 23, № 1, P. 37-39.

41. Rodriguez-Morales F., Gogineni S., Ahmed F., et al. T / R Switches and Modules for Ice Sounding / Imaging Radar // Microwave Journal. Aerospace & Defense Electronics Supplement. May 2016. P. 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18.

42. Hindle P. The state of RF and microwave switches // Microwave J. 2010. Vol. 53, № 11. P. 20-36.

43. W-band SPDT switches in planar and tri-gate 100-nm gate-length GaN-HEMT technology / F. Thome, E. Ture, P. Brückner, Q. Rüdiger // 11th German Microwave Conf. Piscataway: IEEE, 2018. P. 331-334.

44. Jie M., Fei Y., HuaiYu T. Millimeter-Wave SPDT Switch MMICs With Travelling Wave Concept // IEEE 5th Intern. Conf. on Integrated Circuits and Microsystems. Piscataway: IEEE, 2020. P. 263-266.

45. Thome F., Ambacher O. Highly isolating and broadband single-pole double-throw switches for millimeter-wave applications up to 330 GHz // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2017. Vol. 66, № 4. P. 1998-2009.

46. Meng F., Ma K., Yeo K. S. 2.3 A 130-to- 180GHz 0.0035 mm 2 SPDT switch with 3.3 dB loss and 23.7 dB isolation in 65nm bulk CMOS // IEEE Intern. Solid-State Circuits Conf. Digest of Technical Papers. Piscataway: IEEE, 2015. P. 1-3.

47. Comparison of bulk and SOI CMOS Technologies in a DSP Processor Circuit Implementation / P. Simonen, A. Heinonen, M. Kuulusa, J. Nurmi // ICM 2001 Proc. The 13th Intern. Conf. on Microelectronics. Piscataway: IEEE, 2001. P. 107-110.

48. Nakamura T., Matsuhashi H., Nagatomo Y. Silicon on sapphire (SOS) device technology // Oki technical review. 2004. Vol. 71, № 4. P. 66-69.

49. B. Sadhu et al., "A 28-GHz 32-Element TRX Phased-Array IC With Concurrent Dual-Polarized Operation and Orthogonal Phase and Gain Control for G Communications", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 52, no. 12, pp. 3373-3391, Dec 2017.

50. M. Parlak and J. F. Buckwalter, «A 2.5-dB Insertion Loss, DC-60 GHz CMOS SPDT Switch in 45-nm SOI» in Proc. IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium (CSICS), Oct 2011, pp. 1-4.

51. Q. Li and Y. P. Zhang, «CMOS T/R Switch Design: Towards Ultra-Wideband and Higher Frequency» IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 42, no. 3, pp. 563-570, March 2007.

52. H. Y. Chang and C. Y. Chan, «A Low Loss High Isolation DC-60 GHz SPDT Traveling-Wave Switch With a Body Bias Technique in 90 nm CMOS Process» IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 20, no. 2, pp. 82-84, Feb 2010.

53. J. He, Y. Z. Xiong, and Y. P. Zhang, «Analysis and Design of 60-GHz SPDT Switch in 130-nm CMOS» IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 60, no. 10, pp. 3113-3119, Oct 2012.

54. B. Yu et al., «Ultra-Wideband Low-Loss Switch Design in High-Resistivity Trap-Rich SOI With Enhanced Channel Mobility» IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 65, no. 10, pp. 3937-3949, Oct 2017.

55. W. T. Fang, C. H. Chen, and Y. S. Lin, «2.4-GHz Absorptive MMIC Switch for Switched Beamformer Application» IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 65, no. 10, pp. 3950-3961, Oct 2017.

56. A. S. Cardoso, P. Saha, P. S. Chakraborty, D. M. Fleischhauer, and J. D. Cressler, «Low-loss, wideband SPDT switches and switched-line phase shifter in 180-nm RF

CMOS on SOI technology» in Proc. IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS), Jan 2014, pp. 199-201.

57. S. Wu et al., "6-bit CMOS phase shifter and attenuator based on time-modulation for Ku-band phased array applications," 2023 IEEE Radar Conference (RadarConf23), San Antonio, TX, USA, 2023, pp. 1-4.

58. K J Koh, G M Rebeiz. «An X- and Ku-Band 8-Element Phased-Array Receiver in 0.18-um SiGe BiCMOS Technology» IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2008, 43(6), pp.1360-1371.

59. S K Koul, S Dey, A K Poddar, et al. «Micromachined switches and phase shifters for transmit/receive module applications» Microwave Conference. IEEE, 2017, pp.971974.

60. Han X, Ma K, Mou S, et al. A Ku-band 6-bit phase shifter in 0.35- ^m SiGe BiCMOS technology[C]// 2017 IEEE Electrical Design of Advanced Packaging and Systems Symposium (EDAPS). IEEE, 2017.

61. Duan Z, Yan W, Lv W, et al. A 6-bit CMOS Active Phase Shifter for Ku-Band Phased Arrays[J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2018, 28:615617.

62. Zhang L, Zhao C, Zhang X, et al. A CMOS K-band 6-bit Attenuator with Low Phase Imbalance for Phased Array Applications[J]. IEEE Access, 2017, PP:1-1.

63. Chen Q, Zhang J D, Wu W, et al. Enhanced Single-Sideband TimeModulated Phased Array with Lower Sideband Level and Loss[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2019, PP (99):1-1.

64. Yao A M, Wu W, Fang D G. Single-Sideband Time-Modulated Phased Array[J]. IEEE Transactions on Antennas & Propagation, 2015, 63(5):1957-1968.

65. Li H, Chen Y, Yang S. Design and Analysis of an Amplitude-Phase Weighting Module for Harmonic Beamforming in Time-Modulated Antenna Arrays[J]. AEU -International Journal of Electronics and Communications, 2021.

66. T. N. Ross, S. Tiller, K. T. Ansari and M. Repeta, "A 6-bit Phase Shifter at E-band Using a Feedback-Controlled Variable Attenuator," 2018 48th European Microwave Conference (EuMC), Madrid, Spain, 2018, pp. 800-803.

67. M. Cudak, T. Kovarik, T. A. Thomas, A. Ghosh, Y. Kishiyama, and T. Nakamura, «Experimental mmWave 5G cellular system» in Globecom Workshop, Austin, TX, Dec. 2014, pp. 377-381.

68. S. Zihir and G. M. Rebeiz, «A 60 GHz 64-element phased-array beampointing communication system for 5G 100-meter links up to 2 Gbps» in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp., San Francisco, CA, May 2016.

69. B. Sadhu, Y. Tousi, J. Hallin, «A 28 GHz 32-element phased-array transceiver IC with concurrent dual polarized beams and 1.4-degree beamsteering resolution for 5G communication» in IEEE Int. Solid-State Circuits Conf., San Francisco, CA, Feb. 2017, pp. 128-129.

70. K. Kibaroglu, M. Sayginer, and G. M. Rebeiz, «A quad-core 28-32 GHz transmit/receive 5G phased-array IC with flip-chip packaging in SiGe BiCMOS» in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp., Honolulu, HI, Jun. 2017, pp. 1892-1894.

71. W. Zhai, M. Repeta, D. Wessel, and W. Tong, «mm-Wave large-scale phased array based on randomly tiled rectangular sub-arrays for 5G communications» in IEEE MTT-S Int. Microwave Symp., Honolulu, HI, Jun. 2017, pp. 1895-1898.

72. N. Hosseinzadeh and J. F. Buckwalter, «A compact, 37 % fractional bandwidth millimeter-wave phase shifter using a wideband Lange coupler for 60 GHz and E-band systems» in IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symp., Miami, FL, Oct. 2017.

73. D. Huang, L. Zhang, D. Li, L. Zhang, Y. Wang, and Z. Yu, «A 60 GHz 360° 5-bit phase shifter with constant IL compensation followed by a normal amplifier with ±1 dB gain variation and 0.6 dBm OP-1 dB» IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp. Briefs, vol. 64, no. 12, pp. 1437-1441, Dec. 2017.

74. Y. Yu, K. Kang, C. Zhao, «A 60 GHz 19.8 mW current-reuse active phase shifter with tunable current-splitting technique in 90 nm CMOS» IEEE Trans. Microw. Theory Techn., vol. 64, no. 5, pp. 1572-1584, May 2016.

75. D. Pepe and D. Zito, «A 78.8-92.8 GHz 4-bit 0-360° active phase shifter in 28 nm FDSOI CMOS with 2.3 dB average peak gain» in Eur. Solid-State Circuits Conf., Graz, Austria, Sep. 2015, pp. 64-67.

76. L. ZhaO, W. -F. Liang, X. -J. Xu, X. Jiang and J. -Y. Zhou, "An integrated Q-band 6-bit digital attenuator with low insertion loss," 2014 Asia-Pacific Microwave Conference, Sendai, Japan, 2014, pp. 1196-1198.

77. A. D. Kalyonov, T. Y. Krupkina, V. V. Repin, Y. A. Chaplygin and V. V. Losev, "A Highly-Linear Differential Attenuator with Discrete Control," 2023 Seminar on Networks, Circuits and Systems (NCS), Saint Petersburg, Russian Federation, 2023, pp. 83-86.

78. A. D. Kalyonov, V. V. Losev and I. I. Mukhin, "Analysis of Methods for Reducing Losses and Increasing Isolation of Differential Microwave Attenuators," 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), Saint Petersburg, Russian Federation, 2022, pp. 149-152.

79. T. Zhao, Q. Li, L. Xu and S. Wang, "A Ka-band 7-bit Digital Attenuator with Temperature Compensation Technique in 40nm CMOS," 2021 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), Nanjing, China, 2021, pp. 1-3.

80. J. Bae, J. Lee and C. Nguyen, "A 10-67-GHz CMOS Dual-Function Switching Attenuator With Improved Flatness and Large Attenuation Range", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 61, no. 12, pp. 4118-4129, Dec. 2013.

81. M. Davulcu, C. Caliskan, I. Kalyoncu, M. Kaynak and Y. Gurbuz, "7- Bit SiGe-BiCMOS Step Attenuator for X-Band Phased-Array RADAR Applications", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 26, no. 8, pp. 598-600, Aug. 2016.

82. J. Ye, W. Li, J. Gong, J. Hu, L. He and T. Wang, "A wideband 6-bit Digital Attenuator with high accuracy in 65nm CMOS", 2018 14th IEEE International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology (ICSICT), pp. 1-3, 2018.

83. T. Zhang, B. Lv, T. Yang and B. Yan, "A SiGe BiCMOS Digital Step Attenuator with Temperature and Phase Compensation for Phased Array System", 2019 IEEE Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), pp. 482-484, 2019.

84. C. Zhao et al., "A 37-40-GHz Low-Phase-Imbalance CMOS Attenuator With Tail-Capacitor Compensation Technique", IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 67, no. 10, pp. 3400-3409, Oct. 2020.

85. P. Gu, D. Zhao and X. You, "A DC-50 GHz CMOS Switched-Type Attenuator With Capacitive Compensation Technique", IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, vol. 67, no. 10, pp. 3389-3399, Oct. 2020.

86. J. Bae and C. Nguyen, «A novel concurrent 22-29/57-64-GHz dualband CMOS step attenuator with low phase variations» IEEE Trans.Microw. Theory Techn., vol. 64, no. 6, pp. 1867-1875, Jun. 2016.

87. W. Cheng, M. S. O. Alink, «A wideband IM3 cancellation technique for CMOS n and T-attenuators» IEEE J. Solid-State Circuits., vol. 48, no. 2, pp. 358-368, Feb. 2013.

88. Alan Hastings, The ART of ANALOG LAYOUT // Library of congress cataloging in publication data, 2001.

89. M. Davulcu, C. Caliskan, I. Kalyoncu, M. Kaynak, and Y. Gurbuz, «7-bit SiGe-BiCMOS step attenuator for X-band phased-array RADAR applications» IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 26, no. 8, pp. 598-600, Aug. 2016.

90. S. Sim, L. Jeon, and J.-G. Kim, «A compact X-band bi-directional phased-array T/R chipset in 0.13 цт CMOS technology» IEEE Trans.Microw. Theory Techn., vol. 61, no. 1, pp. 562-569, Jan. 2013.

91. Калёнов, А. Д. Исследование и разработка дифференциального антенного СВЧ переключателя по технологии КМОП 180нм / А. Д. Калёнов // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. - 2023. - № 11-4(86). - С. 55-58.

92. Чаплыгин, Ю. А. Метод проектирования широкополосного формирователя квадратурных сигналов / Ю. А. Чаплыгин, В. В. Лосев, А. Д. Калёнов // Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2020. - Т. 25, № 6. - С. 558-562.

93. Калёнов, А. Д. Практическое обучение студентов для подготовки проектов к запуску в рамках MPW / А. Д. Калёнов, В. В. Лосев // Инженерное образование в цифровом обществе: Материалы Международной научно-методической конференции в двух частях, Минск, 14 марта 2024 года. - Минск: Белорусский государственный университет информатики и электроники, 2024. - С. 368-369.

94. Шпак, В. В. Развитие электронной промышленности России в условиях меняющегося мира / В. В. Шпак — Москва: ТЕХНОСФЕРА, 2024 — 128 c.

ПРИЛОЖЕНИЕ - АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

о внедрении результатов диссертационной работы Калёнова Александра Дмитриевича

на тему ««Исследование и разработка дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с расширенной полосой рабочих частот сигнала»

Постоянно действующая техническая комиссия АО «НИИМА «Прогресс», в составе Корнеева И.Л., Чикваркина И.Б., Куликова Д.В., Александрова A.B., Бородина И. А., Вольнова Р.В. составила настоящий акт о том, что диссертационная работа Калёнова А.Д., посвящённая исследованию и разработке дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с расширенной полосой рабочих частот сигнала, включает результаты, которые использовались при разработке изделий в рамках опытно-конструкторских работ:

- «Разработка и освоение серийного производства универсального приемопередающего модуля диапазона 0,1-6 ГГц», шифр «Многоцветник-63», выполняемой по государственному контракту от «24» декабря 2019 г. №19411.4432017.11.014 (ОКР выполнялась на основании государственной программы Российской Федерации «Развитие оборонно-промышленного комплекса»);

- «Разработка и освоение серийного производства модуляторов и демодуляторов в диапазоне частот до 7 ГГц», шифр «Модем-И1», выполняемой по государственному контракту от «13» ноября 2018 г. №18411.4432017.11.023 (ОКР выполнялась на основании государственной программы Российской Федерации «Развитие оборонно-промышленного комплекса»).

Приложение

УТВЕРЖДАЮ Директор по научной работе АО «НИИМА «Прогресс», Председатель ПДТК

И.Л. Корнеев 20 Н г.

акт

государственной программы Российской Федерации «Развитие оборонно-промышленного комплекса»).

Результаты, полученные в диссертационной работе, были использованы для разработки и отладки модулей квадратурных модуляторов с регулируемым коэффициентом передачи М45242, М45247, модуля квадратурного модулятора с синтезатором частот М45240.

АО «НИИМА «Прогресс» заинтересовано в развитии методов проектирования широкополосных дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов, которые способствуют упрощению процесса разработки, а также улучшению производительности изделий и уменьшению потребляемой мощности путём увеличения эффективности использования структурных блоков устройств.

Член

А.В. Александров

И.Б. Чикваркин

И.А.Бородин

Д.В. Куликов

Р.В. Вольнов

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор/по научной работе

4ШУ МИЭТ |_ X_С.А. Гаврилов

Ш» у в9 г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Калёнова Александра Дмитриевича

Настоящим актом подтверждается, что методики проектирования широкополосных дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов, полученные Калёновым А. Д. в ходе работы над кандидатской диссертацией «Исследование и разработка дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с расширенной полосой рабочих частот сигнала», а именно методика проектирования дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с возможностью компенсации паразитного сигнала и методика расчета параметров ослабления для аттенюаторов и изоляции для ключей, использованы в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» при выполнении НИР «Разработка и исследование элементов приемо-передающих устройств в субтерагерцовом диапазоне на основе кремний-германиевых транзисторов» (грант РНФ №20-19-00521-П от 15.05.2023).

Директор Института ИнЭл,

Лосев В.В.

доктор технических наук, доцент

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной работе

НИУ миэт

А.Г. Балашов

20¿У г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы

Калёнова Александра Дмитриевича

Настоящим актом подтверждается, что методики проектирования широкополосных дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов, полученные Калёновым А. Д. в ходе работы над кандидатской диссертацией «Исследование и разработка дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с расширенной полосой рабочих частот сигнала», а именно методика проектирования дифференциальных СВЧ ключей и аттенюаторов с возможностью компенсации паразитного сигнала и методика расчета параметров ослабления для аттенюаторов и изоляции для ключей, в т.ч. методы и особенности проектирования топологии таких изделий, использованы в Институте ИнЭл при разработке новых и модернизации имеющихся учебно-методических материалов, а также при проведении лабораторных работ по дисциплинам «Интегрированные среды проектирования» (направление подготовки бакалавриата 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника», направленность (профиль) «Интегральная электроника и наноэлектроника»), «Элементная база систем связи», «Основы моделирования и проектирования радиочастотных схем» (направление подготовки магистратуры 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника», направленность (профиль) - «Проектирование приборов и систем»).

Директор Института ИнЭл,

доктор технических наук, доцент