国内首款单片集成相控阵T/R芯片诞生_功能/优势抢先看

近日，安其威微电子（Archiwave）凭借其在硅工艺微波集成电路设计领域深厚的技术积累，成功研制出国内首款单片集成相控阵T/R芯片ARW9621。该款产品集中运用了多项领先的创新技术，满足了相控阵雷达天线系统小型化和低成本的多项要求，向相控阵T/R组件的单芯片化实现跨出了里程碑的一步。据悉，该芯片已经通过高低温性能指标和质量检验，用户正在做系统测试。

图1   工程师指尖上的全集成TR裸芯片尺寸约5x5平方毫米

芯片功能和优势

图2. S波段硅工艺全集成相控阵T/R芯片功能框图

图3 芯片评估板

安其威微电子推出的首款单片全集成T/R芯片ARW9621工作在S波段，采用QFN8X8封装。单颗芯片上集成了多个高性能射频模块，实现了传统T/R组件模块的全部功能，其主要优势体现在以下多个方面：

集成了平衡式功率放大器。平衡式结构有效解决了负载牵引效应，在天线驻波比3:1的情况下仍然能有效实现1W的功率输出；

集成了吸收式限幅器和低噪声放大器，有效提高了T/R芯片的抗烧毁能力，用低成本硅工艺实现可集成吸收式限幅器是安其威团队的革命性创新之一。

集成了谐波抑制滤波器。将发射通道的二次谐波抑制能力提升到60dBc；

集成了2W低插损射频开关。在实现收发切换的同时把对接收通道噪声和发射通道输出功率的影响降到了最低；

集成了高精度的360°，6位移相器，移相精度小于3.5°，幅度均衡小于±0.5dB。集成了6位数控衰减器，单位步进0.5dB,  精度优于±0.2dB，附加相移小于±4°；

集成了电源调制模块。芯片研发团队创新性地提出了片上高速电源调制技术，并将其成功应用到全集成T/R芯片中，在单电源3.3V条件下，将收发通道切换时间缩短到200ns以内；

集成了SPI和波控接口、BIT自检多个功能模块，充分发挥了硅基工艺集成度高这一优势，可以实时地对芯片发射输出功率、芯片温度、逻辑控制状态等关键参数进行监控。

应用和价值

微波T/R组件是有源阵列天线的基本组成单元，在综合射频系统、5G毫米波通信和相控阵雷达领域具有广泛的应用。过去的实现方式一直停留在组件的方式，即采用多个砷化镓微波芯片，一个数字控制芯片和多个片外元器件搭建的模组，面积大，体量重，成本高。打个比方，组件搭建的相控阵天线就像老式的显像管电视，是个”胖大叔”，体积笨重；而芯片贴片式雷达就像现在的LCD电视屏，又轻又薄，是个“高富帅”。利用成本低廉的硅工艺实现单片T/R芯片，是实现系统小型化和低成本必要途径，是现代T/R组件的重要发展方向。

图4 反无人机安防雷达的应用场景

安其威微电子推出的首款单片全集成T/R芯片ARW9621主要面向反无人机的安防雷达，也可以应用于军用小型多功能雷达，是一款真正的军民融合的芯片。为了方便移动和安装，小型雷达的体积和重量都有严格要求， 而且成本需要尽可能的低。ARW9621使得低成本的轻薄型贴片式雷达的工程实现成为可能。相比传统的组件式方案，采用ARW9621芯片装贴的天线阵面体积小，通道一致性好，调试简单，故障率低，硅工艺也使成本得以大幅下降。输出功率达到1W的该类型芯片的研制成功在国内尚属首例，为硅基单片全集成T/R芯片的大规模应用拉开了序幕。

公司芯片研发团队正在同步研发X和Ku波段的全集成T/R芯片， 该技术将来可以应用到5G毫米波通信，相控阵卫星通信等多个应用领域。

关于安其威微电子

安其威微电子是由海归专家陆建华博士联合几位国内顶尖的芯片和微波系统专家在2015年创立的微波集成电路企业。目前已经聚集了20多位经验丰富和朝气蓬勃的工程师，分布在上海浦东软件园和南京两个研发中心。安其威主攻硅基半导体工艺(Bulk-CMOS, SOI-CMOS和SiGe BiCMOS)高性能微波集成电路，除了全集成TR芯片以外，已经研制成功了X波段微波指令接收机，高性能射频开关，移相器，衰减器和限幅低噪声放大器，宽带对数检波放大器等系列产品， 同时正规划和设计更多用于相控阵雷达，5G和卫星通信设备的高性能微波芯片产品。