安其威发布国内首款X波段全集成四通道T/R芯片

2019年09月11日


近日,安其威微电子(Archiwave Micro)发布了硅基国内首款X波段全集成四通道T/R芯片ARW9644。单片集成了4路TR、功分网络以及数字波控电路,每通道发射功率高达0.5W、接收噪声系数小于3dB,产品发射功率大、集成度高、成本低,一经推出就受到了反无人机雷达客户的青睐,目前该产品已经完成了功能验证,正用于样机调试阶段。


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ARW9644,单片集成了多通道高性能射频电路、数字电路、电源电路及诊断电路,实现了传统瓦级T/R组件的全部功能,其主要优势可谓:“波束赋型幅相控制,性能参数智能诊断;  跨界电路高度集成,低价超值易用可靠。”

具体可以总结如下:

◆ 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,在天线驻波比恶化的情况下仍然能保证足够的功率输出;

◆ 集成了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单片限幅器是安其威团队的革命性创新之一;

◆ 集成了1W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,将收发通道切换时间缩短到200ns以内; 

◆ 集成了SPI和波控接口,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。


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ARW9644(QFN10x10)评估板


应用和价值

相控阵雷达的核心是T/R组件:发射通道包括驱动放大器和功率放大器;接收通道包括低噪声放大器/限幅器;同时组件还需要包含开关、衰减器和移相器等微波控制器件以及波控、电源等数字电路。过去TR组件的实现方式一直停留在组件的形式,即采用由多个砷化镓芯片,数字控制芯片和其他片外元器件通过复杂的微组装工艺做成模组,体积大,重量重,成本高,可靠性低,一致性差,工艺复杂。一部雷达造价动辄上千万,其中TR组件的成本通常要占到整部雷达的40%以上。而近年来,随着无人机技术的飞速发展,为了应对日益突出的“低、小、慢”目标威胁,机场、核电、安防等业主迫切需要一款低成本的小型相控阵雷达,整部雷达的目标价位在几十万,而继续沿用过去的TR组件搭建方法,无论如何也无法达成这一目标。正所谓“目标虽是低小慢,雷达却要高大上”。


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 反无人机安防雷达的应用场景

围绕TR组件的小型化和低成本化,业界已经探索多年,随着集成电路技术的飞速发展,近年来逐渐找到了方向,即用成本相对低廉的硅工艺实现T/R组件的单片化。安其威微电子在2018年推出首款S波段单通道全集成TR芯片ARW9621和这次推出的首款单片X波段4通道全集成T/R芯片ARW9644,正是面向反无人机这一雷达市场,是一款军民融合的芯片。为了方便移动和安装,小型相控阵雷达的体积和重量都有严格要求, 同时成本需要尽可能的低。ARW9644使得低成本、轻薄型瓦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ARW9644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,硅工艺天然的半导体晶圆优势,几乎没有批次差异;也使成本得以大幅下降。输出功率达到瓦级的该类芯片研制成功在世界范围内尚属首例,为硅基单片全集成T/R芯片的大规模应用树立了里程碑!


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多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40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,还研制成功了高性能射频开关、数控衰减器、单片限幅器、微波对数检波器等系列产品,同时正在研制更多用于相控阵雷达、5G通信和卫星通信设备的高性能微波芯片产品。




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