创新技术荟萃第29届IEEE MTT-S国际微波大会

第29届IEEE MTT-S国际微波大会于今年6月中旬在美国旧金山举行。来自全球微波界的与会代表超过了10000人,堪称国际微波群英会。会议期间举办了国际微波研讨会(IMS)、无线频率IC研讨会（RF IC）和自动化RF技术组(ARFTG)会议。这几百场专题技术讲座的内容涵盖了天线技术、RF MEMS应用、微波滤波器合成和设计技术、低阶噪声振荡器和电磁带隙结构、集成滤波器的技术进展、功率放大器中GaN的应用、甚低频(从HF到UHF)应用的创新、物理非线性器件建模、功率放大器的存储器效应、振荡器技术的新发展、高速数字信号完整性的演化、微波测量精确度的确定、微波多路复用器设计等技术。
大会同时吸引了500多家RF与微波公司参展。这些企业精英向与会者展示了包括各种天线、平面滤波器、声音滤波器、低噪声接收器、脉冲信号发生器、频率合成器、高效移动收发器的先进功率放大器，及示波器和频谱分析仪等众多创新微波技术产品。下面我们逐一扫描一些有代表性的技术产品。

天线篇
市场上最小的无线天线
在展会前一天，本次大会组委会专门为中国记者举办的媒体沟通会上，Laird 技术公司业务开发部总监Craig Somach向我们介绍了新开发的一款天线。
　　
UltraSphere CAF 94895多频道、全方位无线天线是针对蜂窝电话语音和数据服务提供商、VAR以及OEM厂商设计的。由于其覆盖的频带很宽，不受服务提供商和地区的影响，因而提高了它的灵活性。UltraSphere CAF 94895天线是一种很薄的微型室内无线天线，最大厚度只有1.7 mm，可以装在天花板上。它的增益为3.6 dBi，工作频率范围很宽，从800 MHz到 2.4 GHz。可用于六种不同的标准（AMPS、GSM、PCS、DCS、UMTS和Wi-Fi），从一个天线发射信号。由于它把许多功能组合在一起，因此，为用户提供了一种应用范围广﹑性价比高的解决方案。

“我们为用户提供的一个元件，其中包含多个天线解决方案。客户购买一个产品，在转到将来的各种技术时仍然可以继续使用。UltraSphere CAF 94895设计独特，包含多种功能，是目前市场上最小的天线。” Craig Somach表示。

射频开关与放大器篇
50 和75 射频开关展现宽带高性能
众所周知，射频芯片对线性度﹑隔离度、稳定性及易用性等方面有着非常严格的技术指标要求。射频 CMOS 集成电路供应商 Peregrine（派拉更） 半导体公司展示了基于自己的创新技术 HaRP - 增强型 UltraCMOS 技术，适用于蜂窝电话基础设施、WiMAX 等高性能宽带射频应用领域及高精度射频应用领域，阻抗为 50?的PE42555开关。此单刀双掷 ( SPDT ) 器件应用于 DC 至6.0 GHz 各个频段，线性度表现卓越，将宽带性能推向更高限度。PE42555可消除开关后的相位及插入损耗波动，由此成为业内最快到达完全固定状态的 SPDT 射频开关。
　　
“PE42555 是 Peregrine 推出的商用版射频芯片，为身处技术竞争激烈的应用领域的大型战略客户而设计。通过将此器件应用于常规射频用途，许多设计问题将迎刃而解。” Peregrine 市场营销副总裁 Rodd Novak 说道。

符合RoHS 要求的PE42742 宽带高性能射频开关是该公司带来的另一产品。该器件阻抗为75?，设计标准比严格的FCC第15.115 段规定更为严格，其隔离度在216 MHz时为88 dB，在806 MHz时为78 dB 。独有的设计性能，令此器件在断电状态下仍能维持隔离水平。
　　
“PE42742 表明，UltraCMOS 技术卓越的线性度及隔离优势，造就了高价值、创新型射频集成电路，其性能在宽带行业卓尔不群。”Peregrine 行销副总裁 Rodd Novak 说道。“本产品致力解决 DTV、TV 及DVR 行业遭遇的技术挑战，从而得到了设计这些终端产品的工程师的热烈反响。此外，PE42742 设计基础为高性能 UltraCMOS，足以成为其他类型宽带应用的可行性解决方案。”
PE42742 具有很高的 IIP3 (5 MHz–1 GHz时为50 dBm)和IIP2 (5 MHz—1 GHz时为90 dBm)，-90 dBc 的CTB和1.0 kV HBM 的高 ESD 裕度。本器件还有独特的“端接”和“闭合”断电模式，从而得以适用于任何DTV、TV、DVR 或机顶盒。在这些设备中，关闭状态下的反射信号可能会影响本机图像。器件同样适用于DVR 和游戏平台，此时，CATV 信号必须在断电状态下通过器件。
　　
特意为这次微波展赶回美国总部的Peregrine中国及南亚区市场总监黄博士向记者介绍道：“经过几年的努力，公司的业务战略重点已成功地转到国防﹑航天和消费类电子领域。凭借基于蓝宝石衬底的UltraCMOS混合信号工艺技术的上述领先产品，Peregrine对中国市场寄予了很大希望。”
　　
多用途40GHz系列射频开关
在本次国际微波大会上，Dow-Key 微波公司向现场观众展示了完整的40GHz射频开关产品线。这些产品可以在40GHz射频开关选型方面为用户提供更多的选择。这种40GHz产品线包括了SP6T多位同轴开关、双刀双掷（DPDT）同轴开关和单刀双掷（SPDT）同轴开关。

Dow-Key公司副总裁兼销售与市场部总经理Adolf Cheung表示：“我们承诺向用户提供最大范围的高质量和高可靠性开关解决方案选择，能够满足他们的多样性需求。这次展出的多用途40GHz系列开关经过配置可适用于各种ATE与军品设备。”

这三种开关都提供标准的2.9mm射频连接器，它们都强调超强的可靠性、相位和插入损耗可重复能力。SP6T多位射频开关的最大开关时间是20ms，提供常开驱动件。它可以配备12V、15V、24V和48V的线圈。双刀双掷同轴开关的最大开关时间也是20ms，具有锁止或防障驱动件。SPDT同轴开关的最大开关时间是15ms，也具有锁止或防障驱动件。所有双刀双掷和单刀双掷开关都可配置12V、15V、24V和28伏的驱动线圈。

适合于紧凑PCB应用的微波开关
在展会上同时发布的还有一种紧凑的适合于单刀双掷 PCB（印刷电路板）应用的微波开关。据现场的Dow-Key公司市场工程师介绍，这种新型的409系列单元可以直接安装在PCB上，非常适合于军事、ATE以及恶劣环境下的商业应用领域，它们在高功率处理应用场合比传统PCB配置开关具有更大的优点。其紧凑的封装仅占PCB上310 mm2的面积，从而满足了高密度的配置要求。
　　Dow-Key公司的工程与高可靠产品部副总经理Krzysztof Ciezarek说：“在整个工程化的过程中，我们一直在追求元器件的小型化，这种新型的409开关满足了这种趋势，同时还具有优越的性能。”
　　作为一种可替代固态开关装置的高质量产品，409开关的直流工作频率范围可达3.0 GHz，它具有耐噪声、振动的能力，适合于环境恶劣条件下的不同军事应用场合。它采用激光陶瓷密封焊接，工作温度范围为-30°C ～+70°C。
　　
面向蜂窝基础设施及WiMAX 市场的LNA 系列
在RFMD公司的展位上，我看到了符合GSM、CDMA、UMTS、EDGE 及WiMAX 空中接口标准的5款新型砷化镓(GaAS) pHEMT 低噪声放大器(LNA) RF386x系列样品。
　　
RFMD 基础设施产品集团副总裁Jeff Shealy介绍说：“我们拥有在多种半导体工艺技术方面的专业设计技能，并且能够使最佳技术与客户日益增长的需求保持一致，这二者推动了RFMD 的无线基础设施战略。”
　　
据了解，RF386x 系列放大器为客户提供了380 MHz -3.8GHz 的宽带频率范围，0.7dB的低噪声系数，单阶、双阶及双通道LNA 配置，2.5V～6.0V的电源电压、高达30dB的增益、+38dBm的极高输出IP3，以及出色的输入/输出回波损耗。这些LNA 产品将面向关键蜂窝基础设施及WiMAX 基站OEM 客户。

大功率RF晶体管塑料封装的突破
我们都知道，重视对基础技术的开发，常会带来通信产品和器件的重大突破。飞思卡尔第七代高压（HV7）RF横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS) 技术，旨在帮助无线基础设施的设计人员极大地降低无线系统中最昂贵的元件—基站放大器的成本，同时达到严格的性能要求。“基于这种技术，我们开发了业内第一款封装在超模压塑料封装内、性能堪与气腔封装媲美的2 GHz大功率RF晶体管，最低输出功率为120 W CW。”飞思卡尔副总裁兼射频部门总经理Gavin P. Woods重点介绍说。

Woods继续强调道：“与气腔封装的同类产品相比，超模压塑料封装晶体管能在每单元基础上实现更低的成本，从而为放大器制造商带来极大的成本优势。此外，还可以实现更高效的自动化装配，从而简化客户的制造过程，进一步降低成本。”

ISM领域LDMOS晶体管
利用新开发的高压射频功率技术，以及上面提到的超模压塑料封装，飞思卡尔给微波大会观众带来的另一件礼物是，专为HF/VHF（10-450 MHz）和2.45 GHz 两个不同ISM频带设计的晶体管。

Gavin P. Woods介绍说：“凭借上述技术，可使我们的客户能够开发经济高效的ISM应用解决方案，比如等离子发生器和磁共振成像（MRI）系统。”

ISM旗舰产品为MRF6V2300NB，它是功率为300W的50V LDMOS晶体管，其工作频率为450 MHz，采用TO-272-WB-4超模压塑料封装制造。该产品的增益为27dB，效率高达68%。凭借该产品的这种出色性能，ISM系统的设计者可以消除增益级，从而降低总系统成本，减少占用板卡面积。

Woods还详细地介绍了其他几款产品：对于10-450 MHz的HF/VHF频带，有3种采用VHV6 50V LDMOS技术的晶体管，MRF6V2300NB、MRF6V2150NB（功率150W，效率69%， 增益25dB）及MRF6V2010NB（功率10W，效率68%，增益25dB）。对于2.45 GHz的ISM频带，有3种使用28V LDMOS技术的产品：MRF6P24190H（功率190W，效率46%，增益13dB）、MRF6S24190H（功率140W，效率46%，增益13dB）和MW6IC2420NB（功率20W，效率21%，增益21dB）。
　　
滤波器篇
晶圆级封装BAW滤波器降低3G手机成本和尺寸
据日本Navian市场调研公司预测，2010年全球双工滤波器的销量将达到9亿多只，是2005年的3倍以上。作为全球BAW（体声波）滤波器技术市场的领军者，英飞凌公司为本次展会带来了适用于UMTS/W-CDMA手机的BAW滤波器产品家族的最新成员。双工滤波器——NWX2015CR和NWX2015CT是全球首款采用WLP（晶圆级封装）工艺生产的BAW滤波器，它们可降低3G手机的生产成本和主板空间占用量。

英飞凌公司副总裁兼射频引擎业务部总经理Stefan Wolf介绍说：“NWX2015CR（通带：2110 MHz—2170MHz）和NWX2015CT（通带：1920 MHz—1980MHz）经专门设计，可最大限度提高功率放大器-双工器射频前端模块的接收灵敏度和功率效益。NWX2015 BAW滤波器的插入损耗、阻带衰减和隔离度，能够在整个运行温度范围内保持稳定。”

英飞凌现场工程师又作了如下补充：WLP工艺“遮蔽”了通常售给客户的裸晶，从而简化了模块集成，避免了费用高昂的密封封装。因此，它可使手机前端模块的生产成本最多降低25%。此外，采用WLP工艺接合滤波器晶圆，可实现极大的灵活性，因此能够让制造商将模块尺寸降低30%。

带通/带阻双工器提高无线基站发射能量测量效率
在全球微波界非常活跃、与Dow-Key公司同属于Dove微波产品集团的K＆L 微波公司，为本次展会带来了一系列创新技术成果。全新的带通/带阻双工器既是其一，该双工器有助于实现高效精确的无线基站(BS)带外发射能量测量。

“目前大多数的测量方法都非常麻烦，需要多次连接和拆断。而新的带通/带阻双工器所提供的宽带解决方案只需要一组快速连接就可完成测试。” K&L 公司工程与研发中心高级副总裁Rafi Hershtig表示。

通过带通/带阻滤波器的简单设置，基站的输出就可馈入双工器的公共端口。虽然IM产品是通过带阻端口测量的，但主载波通过带通端口传送。公司为每个通信波段开发了相应的双工器。另外，在从直流到3.5GHz范围内对IM产品的测量一次就能完成。

创新性滤波器解决方案
美国联邦通信委员会（FCC）针对工作在1990MHz～2110 MHz之间的广播辅助服务系统、有线电视中继服务系统、本地电视传输服务系统已经颁布了频率再分配的规范要求。对此，K&L公司新推出的高质量、低价位微波产品有助于OEM企业尽快满足FCC规范。这些新产品有带通在2025MHz～2110 MHz的全带宽滤波器，带通在2031.5 MHz ～2103.5 MHz之间的窄带通滤波器，带通在2 MHz～18GHz之间的宽带通滤波器。
　　
高速滤波器组
据K&L公司的研发负责人介绍，通过对快速开关滤波器组进行改进，该产品已成为目前市场上最可靠而且开关速度最快的产品之一。可采用2到8通道配置，频率范围从500 MHz到20 GHz，开关速度小于20纳秒，从而大大提高了整个系统的性能。另外，其简洁的封装使得该产品非常适合于机械应用领域，滤波器组采用K&L在滤波器拓扑上的丰富经验，确保了高输出带宽以及通道之间的隔离，可满足军品标准。
　　
频率合成器篇
8 GHz PLL频率合成器
目前，宽带无线接入、卫星通信、仪器仪表、无线局域网和无线射频基站等高频无线通信系统需要进一步简化系统体系结构，并降低系统成本。ADI的8 GHz锁相环（PLL）频率合成器ADF4108(见图1)能够工作在高频，无需倍频器，可以满足上述高频无线系统的需求。

图1 8 GHz PLL频率合成器ADF4108结构图
ADF 4108工作在8 GHz，该器件可用来实现无线接收器和发射器系统中的上变频和下变频部分的本地振荡器。它由低噪声数字鉴相器（PFD）、精密电荷泵、可编程参考分频器、可编程A记数器（6 bit）和B记数器（13 bit）以及双模预置分频器（P/P+1）组成。

“我们在RF和无线工程方面的成就建立在致力于技术创新、质量卓越和解决用户信号处理难题的基础上”ADI公司主管射频和无线系统的副总裁Christian Kermarrec说。“ADF4108是展示我们如何不断开发简化无线系统设计同时保持高性能产品的最新实例。”
　　
测试与测量篇
4端口PNA-L网络分析仪器和20GHz 4端口测试设备
在安捷伦展台上， N5230A型4端口PNA-L网络分析仪和20GHz 4端口测试设备引起了参观者的极大兴趣。据安捷伦市场工程师介绍：这个仪器组合可提供一个8×8的测量矩阵和8端口纠错功能以完全定性8端口器件，包括端口之间的隔离特性。PNA-L N5230A矢量混合器校验功能具有精确的混合器及转换器匹配纠错转换损失测量能力。等式编辑器可以使PNA系列网络分析仪从S参数测量数据中自动计算和显示放大器K因数。
另外还有作为选件的，适用于性能频谱分析仪(PSA)系列、可组成N5531S测量接收系统的内置式定制测量接收器。N5531S由1个PSA组成，其中包括可选音频输入、P系列功率计和50GHz单输入接头的传感器模块。
　　
用于通用测试的经济性频谱分析仪
对于现代通信系统物理层面的器件，研发和生产制造工程师需要高性能、强大功能、低成本的高级频谱工具。安立公司不到12000美元的经济型频谱分析仪MS2717A即可满足上述需求。在无线﹑航空和国防市场领域分析RF元件时，MS2717A可以较低的测试成本帮助工程师提高测量能力。
　　
据安立（中国）公司技术支持经理介绍，MS2717A具有优越的性能和强大的功能。通用性频谱分析的频率覆盖范围在100 kHz ~ 7.1 GHz，常应用于测量大多数无线本振和合成器。其他性能还包括:在 6 GHz偏移 10 kHz处，SSB 相位噪声为–110 dBc/Hz，优秀的100 dB 动态范围意味着具有对无线器件进行快速和精准测试的卓越线性；8MHz的捕捉带宽支持选项WCDMA/HSDPA的RF测量和WCDMA解调测试，使得B节点发射机测试更加简单。
　　
3Hz到26.5GHz 低成本高性能频谱分析仪
在本届IMS大会上，Aeroflex公司推出了频率范围为3Hz到26.5GHz的3280系列频谱分析仪，性价比与竞争产品相比优势明显，可以较低价格为用户提供优秀的RF和微波技术指标、很强的连接能力及易用性。
据现场工程师介绍：3280系列具有非常高的精度(3GHz以下为±0.15dB)、极低的本振(LO)相位噪声(1GHz偏移10 kHz 处,低于-115dBm/Hz),以及+18dBm的三阶互调性能。数字中频(IF)的分辨带宽为5MHz到1Hz。
易用性是其一大特点，具体体现在Windows XP操作系统、内置硬盘驱动器和内置CD ROM。该系列可以采用LAN 接入、USB、RS-232, IEEE 488 (GPIB)和VGA输出等多种接口。10.4英寸TFT LCD显示器为用户提供了足够大的显示区域，即使在分屏模式或打开多个窗口时也可以很容易看清数据。每个窗口可显示三条迹线，且迹线标记可选，用户可以在另一个窗口中查看标记表。
为了便于对各种常见测量的结果进行评价，3280系列提供了多个内置功能，其中包括通道功率、邻道功率、所占带宽、频谱辐射模板、三阶截点(TOI)测量、谐波失真、XdB下降和相位噪声测量。