Исследование и разработка интегральных высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Недашковский Леонид Владимирович

• Недашковский Леонид Владимирович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Недашковский Леонид Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРОБЛЕМ И АСПЕКТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ КВАДРАТУРНЫХ МОДУЛЯТОРОВ И ДЕМОДУЛЯТОРОВ

1.1 Общие сведения о квадратурных модуляции и демодуляции

1.2 Основные параметры квадратурных модуляторов и демодуляторов

1.3 Структуры квадратурных модуляторов и демодуляторов и современные подходы к их проектированию

1.4 Кремний-германиевая БиКМОП технология как основа для проектирования СВЧ-устройств

1.5 Микросхемы квадратурных модуляторов и демодуляторов на отечественном и международном рынках

Выводы к главе

ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КВАДРАТУРНЫХ МОДУЛЯТОРОВ И ДЕМОДУЛЯТОРОВ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ

2.1 Общие сведения о разработке изделий

2.2 Принципы построения схем

2.3 Методика проектирования пассивных полифазных фильтров

2.4 Особенности проектирования схем расщепителей фазы с регулируемыми фазовыми разбалансами

2.4.1 Проектирование схемы управляемого полифазного фильтра

2.4.2 Проектирование схемы управляемого делителя частоты

2.5 Разработка схем каскадов усилителей-ограничителей с регулируемой амплитудой

2.6 Специфика разработки схем смесителей с регулируемым током

2.7 Интерфейс SPI и способ настройки параметров квадратурных модуляторов

и демодуляторов с его помощью

2

2.8 Моделирование регулировки параметров

2.9 Принципы проектирования топологии

2.10 Методы подавления паразитных составляющих в спектре выходного сигнала СВЧ квадратурного модулятора

2.11 Методика проектирования СВЧ квадратурных модуляторов и демодуляторов

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СВЧ КВАДРАТУРНЫХ МОДУЛЯТОРОВ И ДЕМОДУЛЯТОРОВ С СИСТЕМАМИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

3.1 Квадратурные модуляторы с системой ФАПЧ для генерации сигнала гетеродина

3.1.1 Структура устройства

3.1.2 Состав и принцип работы синтезатора

3.1.3 Формирователь квадратурного сигнала

3.1.4 Проектирование топологии

3.2 Квадратурные демодуляторы со встроенной схемой автоматической регулировки усиления

3.2.1 Структура устройства

3.2.2 Реализация системы автоматической регулировки усиления

3.2.3 Проектирование топологии

Выводы по главе

ГЛАВА 4. КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ КВАДРАТУРНЫХ МОДУЛЯТОРОВ И ДЕМОДУЛЯТОРОВ

4.1 Кристаллы интегральных микросхем и корпуса для них

4.2 Методика измерения электрических параметров готовых интегральных микросхем

4.3 Оборудование для проведения измерений электрических параметров

3

4.4 Результаты измерений электрических параметров микросхем

4.4.1 Результаты измерений параметров квадратурного модулятора с регулируемыми параметрами

4.4.2 Результаты измерений параметров квадратурного демодулятора с регулируемыми параметрами

4.4.3 Результаты измерений параметров квадратурного модулятора с системой ФАПЧ для генерации сигнала гетеродина

4.4.4 Результаты измерений параметров квадратурного демодулятора со

и и и __Л Л Л

встроенной схемой автоматической регуляции усиления

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ТОПОЛОГИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ АРУ - автоматическая регулировка усиления; АЦП - аналого-цифровой преобразователь; АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

БиКМОП - совмещение биполярной и комплементарной металл-оксид-полупроводниковой технологий;

ГБТ - биполярный транзистор с гетеропереходом;

ГУН - генератор управляемый напряжением;

ИМС - интегральная микросхема;

ИС - интегральная схема;

КМОП - комплементарная металл-оксид-полупроводниковая технология;

КСВН - коэффициент стоячей волны по напряжению;

МИС - монолитная интегральная схема;

МОП - структура «металл-оксид-полупроводник»;

МШУ - малошумящий усилитель;

ПФ - полосовой фильтр;

ПФФ - полифазный фильтр;

РЧ - радиочастотный;

САПР - система автоматизированного проектирования;

СВВФ - специальные внешние воздействующие факторы;

СВЧ - сверхвысокочастотный;

СнК - система-на-кристалле;

ФАПЧ - фазовая автоподстройка частоты;

ФКС - формирователь квадратурных сигналов;

ФЧХ - фазо-частотная характеристика;

ЦАП - цифроаналоговый преобразователь;

ЧФД - частотно-фазовый детектор; ЭСЛ - эмиттерно-связанная логика; BB - baseband, основная полоса;

ESD - electrostatic discharge, электростатический разряд;

GDS - Graphic Database System, формат файлов топологии;

GSM - Groupe Special Mobile, стандарт цифровой мобильной сотовой связи;

HEMT - high-electron-mobility transistor, транзистор с высокой подвижностью электронов;

IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers, Институт инженеров электротехники и электроники;

IF - intermediate frequency, промежуточная частота;

IP1dB - input power 1 dB - однодецибельная точка компрессии по входу;

IRR - image-rejection ratio, степень подавления зеркального канала;

LO - local oscillator, гетеродин;

MIM - metal-insulator-metal, структура «металл-диэлектрик-металл»; NF - noise figure, коэффициент шума;

OP1dB - output power 1 dB - однодецибельная точка компрессии по выходу;

P1dB - power 1 dB - однодецибельная точка компрессии;

PDK - process design kit, комплект средств проектирования;

QAM - quadrature amplitude modulation, квадратурная амплитудная модуляция;

QASK - quadrature amplitude-shift keying, квадратурная амплитудная манипуляция;

QPSK - quadrature phase shift keying, квадратурная фазовая манипуляция;

RF - radio frequency - радиочастотный;

SNR - signal-noise ratio, соотношение сигнал-шум;

SPI - serial peripheral interface, последовательный периферийный интерфейс;

SSB - single-sideband modulation, однополосная модуляция;

TMR - triple modular redundancy, тройное мажоритарное резервирование;

TSMC - Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Тайваньская компания по производству полупроводников;

VSWR - voltage standing wave ratio, коэффициент стоячей волны по напряжению;

WLAN - wireless local area network, беспроводная локальная сеть.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка интегральных высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования

Изделия электронной техники, осуществляющие приём и передачу информации, получили широкое распространение в радиолокации, аппаратуре связи современных образцов вооружения, в бытовых устройствах беспроводной связи с интерфейсами GSM, 3G, WiMax, WLAN, Bluetooth. Также они применяются в устройствах радиоэлектронной борьбы, госопознавания. Квадратурные модуляторы и демодуляторы могут использоваться в системах QPSK, QAM, SSB. Квадратурные модуляторы и демодуляторы, являющиеся ключевыми блоками построения приёмопередающих трактов (рисунок 1), представляют собой сложные устройства преобразования аналогового сигнала. Модуляторы накладывают сигнал данных на несущую частоту, а демодуляторы выделяют этот сигнал из модулированного сигнала. Важно, что модуляторы и демодуляторы влияют на скорость передачи данных и их достоверность.

Рисунок 1 - Место квадратурных модулятора и демодулятора в радиочастотном приёмопередающем тракте - составном блоке любой системы беспроводной

передачи информации

Значительным фактором, определяющим работу изготовленных устройств, является воспроизводимость параметров, полученных по результатам проектирования и моделирования в САПР. На этапе моделирования невозможно учесть все факторы, которые так или иначе могут влиять на параметры изделий: точность моделей приборов, точность экстракции паразитных элементов топологии, воздействие корпуса, проволок разварки, печатной платы, погрешности источников сигналов, питания и измерительного оборудования.

По этой причине при проектировании высокоточных изделий необходимо разрабатывать новые структурные, схемотехнические и топологические решения, а также методики проектирования, которые могут учитывать и компенсировать уход параметров устройств. В данной работе основное внимание уделено таким компенсационным решениям, как встроенная цифровая регулировка параметров, встроенный гетеродин, встроенная система автоматической регулировки усиления.

Разработка отечественной электронной компонентной базы является стратегически важной задачей. Имеется возможность проектировать с использованием самых передовых систем автоматизированного проектирования и изготавливать микросхемы на ведущих мировых фабриках. При этом конечный продукт принадлежит проектировщику. Однако выпуск продукции, которая и спроектирована, и изготовлена в России, наиболее приоритетен, как и импортозамещение.

Учитывая тот факт, что прямые отечественные аналоги необходимо модифицировать и разрабатываемые изделия должны как минимум соответствовать зарубежным по характеристикам, совершенствование методологии проектирования представляется актуальной задачей.

Для высококачественной передачи информации необходимо совершенствовать и находить новые методы проектирования устройств с учётом их специфики (значительного влияния идентичности квадратурных составляющих).

Ряд отечественных научных и инженерных коллективов имеет значительный опыт исследований и разработок в области проектирования квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов и их составных блоков: это АО «НИИМА «Прогресс» (к.т.н. Шабардин Р.С., д.т.н. Крутчинский С.Г.), ООО «ИнноЦентр ВАО» (к.т.н. Будяков А.С., к.т.н. Савченко Е.М.), АО «НПП «Пульсар», Инжиниринговый

центр изделий микро- и наноэлектроники СевГУ (к.т.н. Вертегел В.В., Дученко Н.В.), ФГАУО ВО «СПбПУ» (д.т.н. Коротков А.С.) [1-6].

Вопросам технологических процессов, пригодных для таких изделий, посвящены работы ФГАУО ВО НИУ «МИЭТ» (академик РАН, д.т.н. Чаплыгин Ю.А., д.т.н. Тимошенков В.П.), АО «НИИМЭ» (академик РАН, д.т.н. Красников Г.Я., д.т.н. Шелепин Н.А.), АО «НИИМА «Прогресс» (к.т.н. Репин В.В., к.т.н. Мухин И.И.) [7-10].

Инструменты развития электронной промышленности России в условиях меняющегося мира рассмотрены в работе заместителя министра промышленности и торговли РФ к.э.н. Шпака В.В. [11]

Среди зарубежных исследователей стоит отметить значимый вклад в данную тему Hornak T., Tiiliharju E., Singh R., Oprysko M., Harame D [12-14], а среди зарубежных компаний-разработчиков - такие, как Analog Devices, Linear Technology и др.

Анализ состояния научных исследований и проблем разработки квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов позволяет сделать вывод об актуальности развития методик проектирования таких изделий, что имеет существенное значение для развития интегральной СВЧ-микроэлектроники.

Таким образом, диссертационная работа посвящена вопросам проектирования высокочастотных квадратурных модуляторов и демодуляторов.

Цель диссертации

Исследование и разработка прецизионных СВЧ-устройств — квадратурных модуляторов и демодуляторов с аналого-цифровой коррекцией параметров, реализованных на основе технологий SiGe БиКМОП и Si КМОП.

Задачи диссертации

1. Разработка методики проектирования пассивных полифазных фильтров с минимальными потерями мощности сигнала как функциональных блоков для применения в квадратурных модуляторах и демодуляторах.

2. Разработка методики проектирования квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов с возможностью регулирования отдельных параметров для

компенсации влияния технологического разброса в широком диапазоне частот (0,1-6 ГГц).

3. Разработка практических способов применения цифровых методов подстройки динамических параметров блоков, входящих в состав квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов. Определение диапазонов изменения набора таких параметров, как фазовый и амплитудный разбалансы квадратурных составляющих, ток потребления, коэффициент передачи.

4. Разработка микросхем квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов с цифровой регулировкой динамических параметров, с системой автоматической регулировки усиления (АРУ), с интегрированным гетеродином (с использованием фазовой автоподстройки частоты - системы ФАПЧ).

5. Экспериментальное подтверждение результатов проектирования микросхем по разработанным методикам и принципам на основе исследования опытных образцов, изготовленных с использованием SiGe БиКМОП и Si КМОП технологий.

Научная новизна диссертации заключается в следующих результатах:

1. Предложен способ схемотехнической реализации квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов с возможностью компенсации технологического ухода параметров в диапазоне частот (0,1-6 ГГц).

2. Разработана методика проектирования пассивных полифазных фильтров с минимальными потерями мощности сигнала как составных блоков квадратурных модуляторов и демодуляторов.

3. Разработана методика проектирования высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов с возможностью регулирования отдельных параметров. Предложен способ настройки параметров квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов.

4. Предложены и систематизированы методы подавления паразитных составляющих в спектре выходного сигнала квадратурного СВЧ-модулятора. Установлены критерии применимости методов в зависимости от приоритетности типа паразитных составляющих, требований к потреблению и равномерности регулировки.

Практическая значимость работы

1. Разработаны схемотехнические и топологические решения квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов, работающих в частотных диапазонах от 50 МГц до 2,7 ГГц и от 1,8 ГГц до 6 ГГц с потребляемой мощностью не более 1 Вт. Показана возможность практической реализации предложенных решений на базе технологии с проектной нормой 180 нм.

2. Экспериментально показано, что разработанный метод использования встроенного 48-битного интерфейса SPI для подстройки параметров позволяет достичь диапазоны изменения ±30° для фазового разбаланса, ±4 дБ для амплитудного разбаланса, 4 дБ для коэффициента передачи, 30 дБ для подавления паразитных составляющих, 70 мА для потребляемого тока. Показано, что контроль минимального фазового разбаланса является более эффективным, чем контроль минимального амплитудного разбаланса.

3. Исследованы, спроектированы и изготовлены квадратурный модулятор со встроенным синтезатором частот для диапазона частот от 50 МГц до 5 ГГц, в котором полоса сигнала модулятора регулируется в соответствии с выходной частотой синтезатора, и квадратурный демодулятор для диапазона частот от 50 МГц

II 1 I 1 и и и

11ц со встроенной схемой автоматической регулировки усиления, позволяющей непрерывно изменять усиление в диапазоне 44 дБ. Показана возможность практической реализации предложенных решений на базе технологий с проектной нормой 180 нм.

4. Разработаны измерительный стенд и методика измерений параметров квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов, которые позволяют проводить экспериментальные исследования и контроль параметров квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов в диапазоне частот от 50 МГц до 8 ГГц и температурном диапазоне от -60°С до +85°С. По результатам исследования работы изготовленных опытных образцов подтверждены реализуемость разработанных изделий в интегральном исполнении и свойства предложенных архитектур.

5. Результаты работы использованы при выполнении опытно-конструкторских работ в АО «НИИМА «Прогресс». Предложенные структуры применены в разработке МИС 1327МА035, 1327МВ035, 1327МА045, 1327МВ045 и модулей М45191, М45240, что подтверждено актом внедрения.

6. Материалы диссертационной работы использованы в ФГАОУ ВО «НИУ «МИЭТ» при выполнении научно-исследовательской работы «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, а также при разработке учебно-методических материалов по дисциплинам «Схемотехника» (направление подготовки бакалавриата 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника»), «Элементная база систем связи», «Топологическое проектирование систем на кристалле» (направление подготовки магистратуры 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника») в Институте интегральной электроники.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Методы подавления паразитных составляющих в спектре выходного сигнала квадратурного СВЧ-модулятора и критерии применения этих методов.

2. Методика проектирования пассивных полифазных фильтров с минимальными потерями мощности сигнала как составных блоков квадратурных модуляторов и демодуляторов.

3. Методика проектирования квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов с возможностью управления их параметрами для компенсации влияния технологического разброса изготовленных изделий в широком диапазоне частот (0,1-6 ГГц).

4. Структурные, схемотехнические и топологические решения квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов со встроенными схемами регулировки параметров, в т.ч. квадратурного модулятора со встроенным синтезатором частот и квадратурного демодулятора со встроенной схемой автоматической регулировки усиления.

5. Экспериментальные результаты тестирования опытных образцов СВЧ-модуляторов и демодуляторов, изготовленных по SiGe БиКМОП и Si КМОП технологиям.

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Достоверность научных положений, обоснованность результатов работы и выводов подтверждается научной аргументацией, проведёнными теоретическими расчётами и практическими исследованиями, а также сопоставлением результатов исследовательской работы с опубликованными научными статьями и патентами Российской Федерации и зарубежных стран. Разработанные методы и методики апробированы и внедрены с использованием экспериментальных образцов, исследование которых проводилось на поверенном сертифицированном оборудовании.

Личный вклад автора

Результаты исследований, изложенные в диссертационной работе и приведённые в положениях, выносимых на защиту, получены автором лично. Автор принимал активное и непосредственное участие в проектировании квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов и исследованиях экспериментальных образцов в АО «НИИМА «Прогресс», результаты которых легли в основу диссертационной работы. Основная часть материалов опубликованных статей по теме исследования подготовлена автором лично.

Апробация работы

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

1. 24-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2017».

2. 25-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2018».

3. Международный форум «Микроэлектроника-2018». 4-ая Международная научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули».

4. 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus-2019).

5. 3-я Международная научно-практическая конференция «Интеллектуальные системы и микросистемная техника». 2019 г.

6. 26-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2019».

7. Школа молодых учёных «Микроэлектроника-2019».

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

9. 4-я Международная научно-практическая конференция «Интеллектуальные технические системы и микросистемная техника». 2020 г.

10. 27-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2020».

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

12. 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus-2021).

13. 5-я Международная научно-практическая конференция «Интеллектуальные технические системы и микросистемная техника». 2021 г.

14. 28-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2021».

15. 2022 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus-2022).

16. 29-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2022».

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

18. 30-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2023»

Основные публикации

По материалам диссертационной работы опубликованы 45 научных работ, в том числе 5 работ в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных

изданий ВАК Минобрнауки РФ, 5 работ - в изданиях, входящих в базы Scopus и WoS, 5 свидетельств о регистрации топологии ИМС.

Структура и объём работы

Диссертация включает в себя список сокращений, введение, четыре главы, заключение, список использованных источников из 106 наименований, двух приложений. Объём диссертации составляет 152 страницы, включает 89 рисунков и 23 таблицы.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРОБЛЕМ И АСПЕКТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЧ КВАДРАТУРНЫХ МОДУЛЯТОРОВ И ДЕМОДУЛЯТОРОВ

1.1 Общие сведения о квадратурных модуляции и демодуляции

Система передачи называется системой связи, если для согласования с каналом передачи применяется некая модуляция. Модуляция - это процесс, заключающийся в придании полезному сигналу формы, необходимой для передачи сообщения. При этом низкочастотное информационное колебание «ложится» на заведомо известное высокочастотное несущее. Процесс, обратный модуляции -демодуляция (детектирование) - выделение полезного сигнала из модулированного колебания. Таким образом, если в системе передачи используются модулятор в передатчике и демодулятор в приёмнике, то такая система является системой связи [15].

В процессе модуляции должны участвовать две величины. Одна из них содержит передаваемые данные и называется модулирующим сигналом (BB -Baseband или IF - Intermediate Frequency), другая представляет собой высокочастотное несущее колебание (LO - Local Oscillator). Выходной сигнал (RF -Radio Frequency) является модулированным. В подавляющем большинстве случаев в качестве несущей используется синусоидальное колебание, имеющее три параметра: амплитуду, фазу, частоту. Соответственно, выделяют три базовых вида модуляции: амплитудную, фазовую, частотную [16]. Разновидность амплитудной модуляции сигнала, которая выражается суммой двух несущих колебаний одной частоты, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 90°, каждая из которых модулирована по амплитуде своим модулирующим сигналом, называется квадратурной (КАМ, QAM - Quаdrаturе АтрН^е Mоdulаtiоn, QASK - Quаdrаturе АтрН^е Shift ^ymg). Подобное преобразование сигнала, изменяющее и амплитуду, и фазу, способствует увеличению количества передаваемой информации за один отсчёт [17].

Помимо того, что модулированный квадратурным способом сигнал несёт суммарную информацию обеих квадратурных составляющих [18-20], важным преимуществом квадратурных трактов также является подавление зеркального или паразитного каналов.

В реальных изделиях из-за неполной идентичности IQ-трактов, неидентичности амплитуд генераторов A и B, неидеальности фазовращателя подавление происходит не полностью [21, 22].

Степень подавления зеркального канала (Image-Rejection Ratio) IRR в случае наличия рассогласования амплитуд ДА и фаз Дф (в радианах) в цепях квадратурного смесителя определяется выражением (1.1):

IRR =

4

(1.1)

(ДФ)2 +М2.

Крайне проблематично добиться степени согласования амплитуд лучше, чем 1 мдБ и степени согласования фаз лучше 1°, что соответствует подавлению в 41 дБ. Требуемое подавление может составлять 80 дБ и более. В этом случае необходимо применять схемы автокалибровки и дополнительной фильтрации.

В современной практике более предпочтительной реализацией квадратурного преобразования является использование заранее сдвинутых на 90° двух информационных сигналов, что исключает необходимость использования фазовращателя (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Преобразования сигналов при

квадратурных модуляции и демодуляции Для такой системы (SSB модуляции) выходы генератора квадратуры имеют вид (1.2), информационные сигналы - (1.3), выходной сигнал модулятора - (1.4).

*LO (t) = aT coS(PLOt)

(1.2а)

qLO(t) = aT cos(®LOt + 90°), (1.2б)

iIF (t) = bT cos(®IFt), (1.3а)

qF (t) = bT cos(®Ft + 90°), (1.3б)

s(t) = iLO • i F + qLO • q F = aTbT C°S[(®LO - ®IF )t]. (1.4)

При перемножении модулированного сигнала (1.4) с высокочастотными сигналами (1.2) в демодуляторе исходные информационные сигналы восстанавливаются (1.5):

ijp(t) = 1 ar cos(ro/Ft) +1 ar cos[(roF + 2roi0)t]^ 1 % cos(южt) (1.5а)

q/F(t) = 1 ar cos(ra/Ft + 90°) +1 ar cos[(ra/F + 2&LO)t + 90°]^ 1 ar cos(ra/Ft + 90°) (1.5б)

Так как ®lo ^ ®if , составляющие (®if + 2®lo ) не оказывают существенного влияния: их можно устранить при помощи фильтрации сигналов.

1.2 Основные параметры квадратурных модуляторов и демодуляторов К любому изделию электронной техники прилагается специальный документ,

U и 1 U U /

называемый технической спецификацией или технической документацией (англ. Data Sheet - «лист с информацией»). Он содержит всю необходимую информацию о микросхеме: свойства, описание, конфигурацию выводов, схему устройства, параметры.

Основная задача при проектировании интегральной схемы заключается в достижении требуемых заказчиком параметров. При проектировании квадратурных модуляторов и демодуляторов наиболее значимыми являются такие параметры, как: 1) диапазон рабочих частот; 2) полоса входных частот; 3) уровень сигнала гетеродина; 4) коэффициент преобразования; 5) однодецибельная точка компрессии, а также значения интермодуляционных искажений второго и третьего порядка по входу и выходу; динамический диапазон 6) коэффициент шума; 7) коэффициент стоячей волны по входу и выходу; 8) напряжение питания; 9) ток потребления; 10) температурный диапазон; 11) уровень подавления несущей, паразитной боковой,

N гармоник относительно полезной составляющей в спектре выходного сигнала; 12) баланс амплитуд и фазовая ошибка квадратурных составляющих.

Диапазон рабочих частот - это та полоса частот, в которой устройство корректно работает, а его остальные параметры соответствуют значениям, заявленным в спецификации. В данном случае речь идёт о частотах выходного модулированного сигнала для модулятора и входного высокочастотного сигнала для демодулятора. Диапазон рабочих частот - это диапазон от граничной нижней до граничной верхней частоты. При проектировании высокочастотных интегральных схем наиболее проблемным является достижение заданной верхней граничной частоты [16], что связано с увеличением номиналов реактивных пассивных элементов, в том числе паразитных элементов топологии.

Полоса входных частот - это полоса полезного информационного сигнала (Ш или ВВ). В отличие от диапазона рабочих частот, который в современных схемах достигает нескольких гигагерц, предел входных частот, как правило, составляет несколько сотен мегагерц.

Уровень сигнала гетеродина ^О) - диапазон рабочих мощностей сигнала, подаваемого на высокочастотный вход гетеродина. Особенностью расчёта параметров в радиочастотных схемах является широкое использование логарифмических функций. Отношение, выраженное в децибелах (дБ), принято называть уровнем соответствующей физической величины (например, уровень мощности, уровень напряжения) [23]. Например, для выражения напряжения в дБ используется десятичный логарифм отношения двух напряжений по

формуле (1.6) [26]:

V* = 201§ ^ (1.6)

"0 ,

где ^0 - опорное напряжение, для удобства принимаемое равным 1 В. В связи с этим мощность сигнала измеряют в децибелах мощности по отношению к входной мощности, равной 1 мВт (1.7)

Р V2

Р~ = 1018Тмв; . Р~ =1018^+30 (1-7>

где V - действующее значение напряжения на нагрузочном импедансе Zl (может быть внутренним сопротивлением источника сигнала). В СВЧ-технике Zl = 50 Ом (в источниках дифференциальных сигналов Zl = 100 Ом). Децибел на милливатт (дБм) - децибел относительно уровня 1 мВт [16, 23].

Коэффициент преобразования (коэффициент усиления, Gain) - отношение величины выходного сигнала к входному. Выражается в дБ. Определяется по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ).

В приёмо-передающей технике, работающей с аналоговыми сигналами, важную роль играет линейность устройства. Под линейностью понимают способность устройства передавать форму сигнала в заданном частотном диапазоне по линейному закону. Отклонение мощности выходного сигнала от линейного закона на величину 1 дБ определяет точку компрессии выходной мощности P ыв,вых (Compression Point). В СВЧ-технике применяют метод анализа линейности с помощью бигармонического воздействия ^вх1, 1^). Если устройство нелинейно, то на выходе образуется спектр интермодуляционных сигналов. Для устройств, работающих с дифференциальными сигналами, наиболее важными являются

Рисунок 1.2 - Зависимость выходной мощности от входной для основного тона и

для третьей гармоники сигнала сигналы третьего порядка с частотами 2fвхl - 1вх2, 21вх2 - 1вх1, 31вх1 - 21вх2, 31вх2 - 21вх1, имеющие значительную амплитуду. Особенность этих сигналов состоит в том, что они практически всегда попадают в полосу пропускания. Поэтому вводится понятие интермодуляционных искажений третьего порядка по выходу как точка пересечения экстраполированной кривой мощности основного тона и экстраполированной кривой мощности сигнала третьей гармоники (Р1рз,вых, Intercept Point). Графическая интерпретация вышеизложенных определений представлена на рисунке 1.2 [16]. Чем выше линейность устройства, тем оно качественнее.

Между точкой компрессии входной (выходной) мощности и значением интермодуляционных искажений третьего порядка по входу (выходу) существует связь в виде (1.8), поэтому при проектировании приборов важно контролировать хотя бы один из этих двух параметров (часто точку компрессии).

Pipз,вх = PidB,вх + 9,6 дБ . (1.8)

Динамический диапазон DR (Dynamic Range) устройства - диапазон изменений уровня входного сигнала, в пределах которого устройство является линейным. Снизу динамический диапазон ограничен уровнем собственных шумов устройства, сверху - проявляющимися нелинейными эффектами. Вне этого диапазона зависимость выходного сигнала устройства от входного непропорциональна. Количественно DR оценивается отношением максимального

■pi U U U U

уровня Pmax входного сигнала, при котором используемый нелинейный критерий меньше допустимого, к минимальному уровню входного сигнала Pmin, при котором отношение сигнал/шум на выходе устройства равно заданному значению. При этом чаще всего на практике используется DR по мощности, выраженный в дБ (1.9):

P

DR = 10lg (1.9)

Pmin ,

Случайные сигналы, описываемые с помощью математического аппарата теории вероятности, называются шумами. По природе возникновения различают тепловой, дробовой (pop-corn), фликкер (1/f) шумы. Влияние шумов должно быть минимизировано. Любые аналоговые тракты состоят из компонентов, которые генерируют шум. Коэффициент шума NF (Noice Figure) - это параметр, описывающий шумовые свойства системы (1.10):

NF = 10lgW^ <U0>

SNROUT ,

где SNR (Signal-to-Noice Ratio) - отношение мощности полезного сигнала к мощности шума (1.11):

р

SNR = 10lg-^ (1.11)

Pnoise .

КСВН - коэффициент стоячей волны по напряжению. Это параметр оценки входной или выходной цепи. КСВН характеризует степень согласованности входа или выхода; он важен для оценки передаваемой активной мощности. КСВН поддаётся прямому измерению. Количественно он равен (1.12):

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Недашковский Леонид Владимирович, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Крутчинский С.Г. и др. Квадратурные модуляторы для технологического процесса SGB25VD. Опыт практической разработки / Крутчинский, С.Г., Старченко, Е.И., Гавлицкий, А.И., Малышев, И.В. //Проблемы разработки перспективных микро-и наноэлектронных систем (МЭС). — 2008. — №. 1. — С. 313-317.

2. Шабардин Р.С. Кремний-германиевые квадратурные модуляторы и демодуляторы для диапазона частот до 6 ГГц и выше / Р.С. Шабардин, Н.В. Шабардина, М.С. Бычков. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. — М.: МИРЭА. — 2013. — Т. 13. — №3. — С. 38-40.

3. Дученко Н.В. и др. Разработка широкополосных квадратурных модулятора/демодулятора с автоматической коррекцией фазовой ошибки /Дученко, Н.В., Поморев, А.С., Харитонов, С.А., Ковалевский, Д.С., Ветров, И.Л. //СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. — 2020. — №. 1-2. — С. 45-46.

4. Филиппов И.Ф. Разработка и исследование 8Юе интегральных формирователей квадратурных сигналов Ь- и 8-диапазонов / Филиппов, И.Ф., Поморев, А.С., Харитонов, С.А., Дученко, Н.В., Ветров, И.Л., Вертегел, В.В., Гимпилевич, Ю.Б.// Международный Форум «Микроэлектроника-2017». 3-я Международная научная конференция «Электронная компонентная база и электронные модули». Сборник докладов. Республика Крым, г.Алушта, 02-07 октября 2017 г. — М.: РИЦ «ТЕХНОСФЕРА», 2018. — С. 488-497.

5. Савченко Е.М. и др. Состояние и перспективы развития интегральных схем программно-конфигурируемых радиочастотных приемопередатчиков / Савченко, Е.М., Будяков, А.С., Гаранович, Д.И., Огурцова, К.М //Электроника и микроэлектроника СВЧ. — 2019. — Т. 1. — С. 15-20.

6. Балашов Е.В., Коротков А.С., Румянцев И.А. Разработка и экспериментальное исследование интегральной схемы фазовращателя СВЧ диапазона частот с уменьшенной погрешностью установки фазы на основе кремниевой КМОП-технологии для приемопередающих трактов телекоммуникационных систем //Электроника и микроэлектроника СВЧ. — 2016. — Т. 2. — С. 209-212.

7. Тимошенков В.П. Внедрение SiGe-технологии: успехи и перспективы //Электроника: Наука, технология, бизнес. - 2016. - №. 5. - С. 60-69.

8. Малышев И.В. Аналого-цифровые микросхемы на основе кремний-германиевой технологии-новое направление в отечественной СВЧ системотехнике / И.В. Малышев, П.Л. Ионов, В.В. Репин. Проблемы разработки перспективных микро-и наноэлектронных систем (МЭС). - 2008. - №. 1. - С. 293-296.

9. Красников Г.Я., Панасенко П.В., Волосов А.В. Конструктивно-технологические принципы создания СВЧ элементной базы нового поколения на основе объемных технологий современной кремниевой микроэлектроники //Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. - 2016. - №. 3. - С. 10-22.

10. Усачев Н.А. и др. Исследования возможностей отечественной технологии КМОП КНИ 180 нм для создания радиочастотных приемо-передающих БИС космического назначения / Усачев, Н.А., Елесин, В.В., Назарова, Г.Н., Сотсков, Д.И., Никифоров, А.Ю., Чуков, Г.В., Метелкин И.О., Жидков Н.М., Дмитриев В.А., Селецкий А.В., Шелепин, Н. А //Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2017. - Т. 22. - №. 6. - С. 546-558.

11. Шпак В.В. Развитие электронной промышленности России в условиях меняющегося мира // Москва: ТЕХНОСФЕРА, 2024. - 128 с.

12. Tiiliharju E. Integration of broadband direct-conversion quadrature modulators: Doctoral dissertation - Finland, Espoo. - 2006.

13. Hornak T. Using polyphase filters as image attenuators - RF Design. - 2001.

14. Singh R., Oprysko M. M., Harame D. Silicon germanium: technology, modeling, and design. - John Wiley & Sons, 2004.

15. Титце У. Полупроводниковая схемотехника: в 2 т: пер. с нем. - Т.2. // У. Титце, К. Шенк. - М.: Додэка-XXI, 2008. - 942 с.

16. Тимошенков В.П. Элементная база систем связи: учеб. пособие. / В.П. Тимошенков, А.А. Миндеева. - М.: МИЭТ, 2015. - 224 с.

17. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учеб. пособие для вузов. -СПб: Питер, 2002. - 608 с.

18. Баринов В.В. Телекоммуникационные системы на кристалле: Часть 3.: Проектирование радиочастотных КМДП ИМС: учеб. пособие / В.В. Баринов,

Ю.В. Круглов, К.М. Ломовская, А.Г. Тимошенко, А.В. Тихомиров. Под ред. В.В. Баринова. - М.: МИЭТ, 2010. - 188 с.

19. Vidojkovic V. et al. Adaptive Multi-Standart RF Front-Ends. - Springer Science & Business Media, 2008.

20. Pun K.P. et al. Circuit Design for Wireless Communications. Improved Techniques for Image Rejection in Wideband Quadrature Receivers. - Springer Science & Business Media, 2013. - Т. 728.

21. Lee T. H. The design of CMOS radio-frequency integrated circuits. - Cambridge university press, 2003.

22. Johns D. A., Martin K. Analog integrated circuit design. - John Wiley & Sons, 2008.

23. Рекомендация МСЭ-R V.574-4. Использование децибела и непера в электросвязи (1978-1982-1986-1990-2000).

24. Zhang Y. Wireless Transmitter IQ Balance and Sideband Suppression //Analog Devices, AN-1100, Application Note. - 2010. - Pp. 1-8.

25. Pandula L. Image reject and image canceling mixers //RF DESIGN. - 1995. -

Т. 18.

26. Хоровиц П. Искусство схемотехники: Пер. с англ. / П. Хоровиц, У. Хилл -Изд. 2-е. - М.: Издательство БИНОМ. - 2015. - 704 с.

27. Sanderson D. I. A 5-6-GHz polyphase filter with tunable I/Q phase balance / D.I. Sanderson, R.M. Svitek, S. Raman //IEEE microwave and wireless components letters. - 2004. - Т. 14. - №. 7. - Pp. 364-366.

28. Шевцов И.В. Исследование и проектирование регулируемого полифазного фильтра / И.В. Шевцов, А.В. Арьков, М.А. Плехова //Аллея науки. - 2017. - Т. 1. -№. 15. - С. 364-371.

29. Nash E. Correcting imperfections in IQ modulators to improve RF signal fidelity // AN-1039, Application Note, Analog Devices. - 2009.

30. Linear Technology. Data Sheet. LTC5589 700 MHz to 6 GHz Low Power Direct Quadrature Modulator. - 2016. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/5589f.pdf/ (Дата обращения: 02.04.2019).

31. Analog Devices. Data Sheet. ADRF6720 Wideband Quadrature Modulator with Integrated Fractional-N PLL and VCOs. - 2014. URL:

http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADRF6720.pdf/ (Дата обращения: 02.04.2019).

32. Hittite Microwave. Data Sheet. HMC1197LP7FE Wideband Direct Quadrature Modulator w/ Fractional-N PLL & VCO, 100 - 4000 MHz. URL: http://www. analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/hmc 1197.pdf (Дата обращения: 02.04.2019).

33. Analog Devices. Data Sheet. AD8348 50 MHz to 1000 MHz Quadrature Demodulator. - 2006. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ad8348.pdf (Дата обращения: 02.04.2019).

34. Linear Technology. Data Sheet. LTC5506 40 MHz to 500 MHz Quadrature Demodulator with VGA. - 2002. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/5506fa.pdf (Дата обращения: 02.04.2019).

35. Ashburn P. SiGe heterojunction bipolar transistors. - John Wiley & Sons, 2004.

36. SiGe Advantages For Bluetooth Solutions. Philsar Semiconductor Inc. 146 Colonnade Road S., Nepean, ON, Canada K2E 7Y1.

37. Guofu Niu. Revolution of Personal Communications [Электронный ресурс] // Auburn University. URL: http://www.eng.auburn.edu/~guofu/sige_intro.htm (Дата обращения: 03.04.2019).

38. Данилина Т.И. Технология СБИС: Учебное пособие. / Т.И. Данилина, В.А. Кагадей. Томск: ТУСУР, 2007. - 287 с.

39. Старосельский В.И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники: учеб. пособие. - М.: Высшее образование; Юрайт-Издат, 2009. -463 с.

40. Тимошенков В.П. Кремниевые биполярные гетероструктуры и проектирование СВЧ интегральных схем на их основе // Нанотехнологии в электронике. Выпуск 2. - М.: Техносфера, 2013. - Гл. 15. - С. 601-677.

41. Малышев И.В. Перспективы использования SiGe БиКМОП технологии для создания СВЧ микросхем / И.В. Малышев, П.Л. Ионов, В.В. Репин //Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). - 2006. -№. 1. - С. 191-193.

42. Каталог продукции АО «НИИМА «Прогресс». Москва, 2018. - 80 с.

43. Analog Devices. Data Sheet. ADL5385 30 MHz to 2200 MHz Quadrature Modulator. - 2016. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADL5385.pdf (Дата обращения: 03.04.2019).

44. Texas Instruments. Data Sheet. TRF372017 Integrated IQ Modulator PLL/VCO. - 2016. URL: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/trf372017.pdf (Дата обращения: 03.04.2019).

45. Analog Devices. Data Sheet. ADL5387 30 MHz to 2 GHz Quadrature Demodulator. - 2016. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADL5387.pdf (Дата обращения: 03.04.2019).

46. Linear Technology. Data Sheet. LTC5586 6GHz High Linearity I/Q Demodulator with Wideband IF Amplifier. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/LTC5586.pdf (Дата обращения: 03.04.2019).

47. Linear Technology. Data Sheet. LTC5594 300MHz to 9GHz High Linearity I/Q Demodulator with Wideband IF Amplifier. URL: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/LTC5594.pdf (Дата обращения: 03.04.2019).

48. Circuit Note CN-0134. Broadband Low Error Vector Magnitude (EVM) Direct Conversion Transmitter // Analog Devices. - 2010.

49. Мухин И.И., Шабардин Р.С., Недашковский Л.В., Морозов Д.Н., Шабардина Н.В., Соловьёв И.С. Исследование возможности коррекции параметров СВЧ квадратурных модуляторов и демодуляторов // Международный форум «Микроэлектроника-2018». 4-ая Международная научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули». Сборник тезисов. Республика Крым, г. Алушта, 01-06 октября 2018 г. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2018. - С. 421-424.

50. Shabardin, R., Shabardina, N., Mukhin, I., Morozov, D., & Nedashkovskiy, L. (2019, January). The Development of Quadrature Modulators and Demodulators 1800 MHz-6 GHz with Digital Correction of Parameters. In 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus) (pp. 1612-1615). IEEE.

51. Маркосян Е. С. Исследование характеристик несимметричных пассивных полифазных фильтров // Изв. вузов. Электроника. - 2002. - Т. 1. - №. 2. - С. 47-54.

52. Zhang, Z. Analysis, design and optimization of RF CMOS polyphase filters (Doctoral dissertation, Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2005).

53. Недашковский Л., Репин В. Методика проектирования пассивных полифазных фильтров// Электроника: наука, технология, бизнес. 2024. №2/24. С. 108-116.

54. Недашковский Л.В., Шабардин Р.С. Исследование и разработка тракта гетеродина прецизионных СВЧ модуляторов и демодуляторов с цифровой регулировкой разбаланса между квадратурными сигналами // Материалы научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика - 2018»: сборник статей. - М.: МИЭТ, 2018. - С. 156-162.

55. Недашковский Л.В. Исследование и разработка пассивного полифазного фильтра с регулируемым фазовым разбалансом // Синергия наук. 2019. № 32. - С. 559-571. - URL: http://synergy-journal.ru/archive/article3961 (Дата обращения: 02.04.2019).

56. Gutierrez I., Melendez J., Hernandez E. Design and characterization of integrated varactors for RF applications // J. Wiley & Sons, 2006. - 180 p.

57. Leifso, C., & Nisbet, J. (2006). A monolithic 6 GHz quadrature frequency doubler with adjustable phase offset. IEEE journal of solid-state circuits, 41(2), 405-412.

58. Carson M. et al. Radiation Hardening in Space,"Radiation Hardening of Electronics." MSE 4206 Class Presentation, Virginia Tech, VA. Web site. - 1997.

59. Лосев В.В., Швец А.В. Учебное пособие по дисциплине «Основы топологического проектирования приборов и систем наноэлектроники»: учеб. пособие. - М.: МИЭТ, 2011. - 60 с.

60. Недашковский Л.В. Исследование и разработка тракта гетеродина СВЧ кремний-германиевых квадратурных модуляторов и демодуляторов // Международный научный журнал «Научные горизонты». 2018. №1(5). - С. 209-225.

61 . Кириллова Е. Физическое проектирование прецизионных аналоговых блоков в цифро-аналоговых ИМС // Компоненты и технологии. СПб: Издательство Файнстрит. - №6(71)/2007. - С. 154-163.

62. Hastings A. The Art of Analog Layout - Pearson Education, 2004 - 556 p.

63. Вонг Б.П. Нано-КМОП-схемы и проектирование на физическом уровне / Б.П. Вонг, А. Миттал, Ю. Цао, Г. Старр. М.: Техносфера, 2014. - 432 с.

64. Недашковский Л.В. Использование охранных колец как средства защиты интегральных схем от негативных факторов // Молодежный научный форум: электр. сб. ст. по мат. II междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(2). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_interdisciplinarity/1(2).pdf (Дата обращения: 03.04.2019)

65. Топологическое проектирование систем на кристалле : учебное пособие / И. В. Ермаков, С. А. Ильин, Т. Ю. Крупкина [и др.] ; Министерство образования и науки РФ, Национальный исследовательский университет "МИЭТ". - Москва : МИЭТ, 2022. - 96 с.

66. Лабораторный практикум по курсу «Топологическое проектирование систем на кристалле» / И. В. Ермаков, Т. Ю. Крупкина, Л.В. Недашковский / Под редакцией д.т.н. В.В. Лосева ; Министерство образования и науки РФ, Национальный исследовательский университет "МИЭТ". - Москва : МИЭТ, 2022. -88 с.

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

68. Lienig, Jens, and Juergen Scheible. Fundamentals of layout design for electronic circuits. New York, NY, USA:: Springer, 2020.

69. Проектирование БИС класса «система на кристалле»: учеб. пособие / Ю.И. Бочаров, А.С. Гуменюк, А.Б. Симаков, П.А. Шевченко. М.: МИФИ, 2008. 188 с.

70. Садыков Ж.Б., Вольф Р.А., Коломойцев О.Н. Особенности проектирования контактных площадок в кремний-германиевом технологическом процессе 250 нм // Ученые Омска - региону. 2019. С. 85 - 89.

71. Методика автоматизированной генерации и анализа базовых конструктивов для проектирования блоков динамической и статической защиты интегральных схем от ЭСР / С.А. Ильин, С.К. Кочанов, О.В. Ласточкин, А.А. Новиков // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2016. № 3. С. 100 - 105.

72. Elghazali M. Low-Leakage ESD Power Supply Clamps in General Purpose 65 nm CMOS Technology. 2017.

73. Методика разработки заказных буферов ввода-вывода на основе библиотек специализированных цифровых элементов / С.А. Ильин, С.К. Кочанов, О.В. Ласточкин, А.А. Новиков // Международный форум «Микроэлектроника-2016». 2016. С. 317 - 321.

74. Сычик В.А. Технология сборки интегральных схем: конспект лекций по дисциплине «Технология сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем» для студентов специальности 1-41 01 01 «Технология материалов и компонентов электронной техники». Минск: БНТУ, 2014. 306 с.

75. Крупкина Т.Ю., Лосев В.В., Недашковский Л.В., Чаплыгин Ю.А. Исследование методов подавления паразитных составляющих в спектре выходного сигнала СВЧ-квадратурного модулятора // Изв. вузов. Электроника. 2021. Т. 26. № 1. С. 54-63.

76. Nedashkovskiy L. V. et al. Methods for the Suppression of Parasitic Components in RF Quadrature Modulator Output Signal Spectrum //2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus). - IEEE, 2021. - С. 2010-2013.

77. T.Yu. Krupkina, V.V. Losev, L.V. Nedashkovskiy, Yu.A. Chaplygin. Investigation of Methods for the Suppression of the Parasitic Components in the Spectrum of the Output Signal of a Microwave-Quadrature Modulator / Russian Microelectronics, 2021, Vol. 50, No. 7, pp. 543-548.

78. Шевцов И.В., Арьков А.В., Плехова М.А. Исследование и проектирование регулируемого поли-фазного фильтра // Аллея науки. 2017. Т. 1. №. 15. С. 364-371.

79. The design of large image rejection and wideband CMOS active polyphase filter for BeiDou RF receiver / Y. Yin, Y. Ma, S. Kang et al. // IEICE Electronics Express. 2020. Vol. 17. No. 12. P. 1-5.

80. Leifso C., Nisbet J. A monolithic 6 GHz quadrature frequency doubler with adjustable phase offset // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2006. Vol. 41. No. 2. P. 405-412.

81. Недашковский Л.В., Тимошенков В.П., Шабардин Р.С. Сравнение способов регулировки фазового разбаланса тракта гетеродина в квадратурных

модуляторах и демодуляторах // Научно-практическая конференция «Интеллектуальные системы и микросистемная техника»: сб. тр. М.: МИЭТ, 2020. С. 143-149.

82. Недашковский Л.В. Методика проектирования СВЧ квадратурных модуляторов и демодуляторов с регулируемым разбалансом // Микроэлектроника и информатика - 2022. 29-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: тезисы докладов. - М.: МИЭТ, 2022. - С. 50.

83. Лосев В.В., Недашковский Л.В., Шабардин Р.С. Методика проектирования тракта гетеродина СВЧ квадратурных модуляторов и демодуляторов с регулируемым разбалансом // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. 2021. №2 (182). С. 5-9.

84. Nedashkovskiy, L. V., Losev, V. V., Mukhin, I. I., Shabardin, R. S., & Chaplygin, Y. A. (2022, January). Design Procedure of RF Quadrature Modulators and Demodulators with Controllable Unbalance LO Path. In 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus) (pp. 189-191). IEEE.

85. Sabbir A. Osmany, Frank Herzel and J. Christoph Scheytt An Integrated Fractional-N Frequency Synthesizer for SoftwareDefined Radio Applications // IEEE 2010 10th Topical Meeting on Silicon Monolithic Integrated Circuits in RF Systems (SiRF). -2010. - Pp. 243 - 246.

86. Hampel S. et al. 9-GHz Wideband CMOS RX and TX Front-Ends for Universal Radio Applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2012. - Т. 60. - №. 2. - Pp. 1105-1116.

87. Park J. S., Wang H. A. Transformer-Based Poly-Phase Network for Ultra-Broadband Quadrature Signal Generation. School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Tech, Atlanta - 2015. - Т. 63. - №. 12. - Pp. 4444 - 4457.

88. Калёнов А.Д., Недашковский Л.В. Исследование и разработка пассивного полифазного фильтра для работы в СВЧ-диапазоне // Микроэлектроника и информатика - 2017. Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов. - М.: МИЭТ, 2017. С.69.

89. Чаплыгин Ю.А., Лосев В.В., Калёнов А.Д. Метод проектирования широкополосного формирователя квадратурных сигналов // Изв. вузов. Электроника. 2020. Т. 25. № 6. С. 558-562.

90. Калёнов А.Д., Недашковский Л.В., Дроздецкий М.Г., Лосев В.В., Чаплыгин Ю.А. Разработка однокристального передающего модуля со встроенным синтезатором частот// Электроника: наука, технология, бизнес. 2022. № №8/22. С. 76-81.

91. Мухин И.И., Шабардин Р.С., Репин В.В., Недашковский Л.В. Особенности проектирования интегрального КМОП квадратурного демодулятора со встроенной схемой автоматической регулировки усиления для работы в частотном диапазоне до 1 ГГц // Международный форум «Микроэлектроника-2020». 6-я Международная научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули». Сборник докладов. Часть II. Республика Крым, г. Ялта, 28 сентября - 3 октября 2020 г. Журнал «Наноиндустрия». Спецвыпуск №S5-2 (102). М.: ТЕХНОСФЕРА, 2020. - С. 484-487.

92. Недашковский Л.В., Лосев В.В., Шабардин Р.С. Использование схемы автоматической регулировки усиления при проектировании квадратурного демодулятора // Научно-практическая конференция «Интеллектуальные системы и микросистемная техника»: сборник трудов. М.: МИЭТ, 2021. - С. 207-212.

93. Недашковский Л.В., Шабардин Р.С. Интегральный квадратурный демодулятор со встроенной схемой автоматической регулировки усиления, изготовленный по отечественной КМОП-технологии // Российский форум «Микроэлектроника-2022». 8-я Научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули». Сборник тезисов. Роза Хутор, 2-8 октября 2022 г. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2022. - С. 365-366.

94. Зенин В.В. Монтаж кристаллов и внутренних выводов в производстве полупроводниковых изделий: монография [Электронный ресурс]. / В.В. Зенин. -Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013. - 236 с.

95. Балашов Ю.С., Зенин В.В., Сегал Ю.Е. Сборочные операции и их контроль в микроэлектронике: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2004. 229 с.

96. ГОСТ 19799-74. Микросхемы интегральные аналоговые. Методы измерения электрических параметров и определения характеристик. - М.: Издательство стандартов, 1974. - 43 с. - Актуализирован 06.04.2015.

97. ГОСТ 20271.1-91. Изделия электронные СВЧ. Методы измерения электрических параметров. - М.: Издательство стандартов, 1992. - 92 с. -Актуализирован 06.04.2015.

98. Недашковский Л.В., Шабардин Р.С. Цифровая регулировка основных параметров широкополосных квадратурных модулятора и демодулятора в моделировании и при измерениях // Российский форум «Микроэлектроника-2022». 8-я Научная конференция «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули». Сборник докладов. Роза Хутор, 2-8 октября 2022 г. // Журнал «Наноиндустрия. Спецвыпуск 2023» М.: ТЕХНОСФЕРА, 2023. - №9s. - Т. 16 (119) - С. 271-273.

99. Nedashkovskiy L.V., Chaplygin Y.A., Losev V.V., Krupkina T.Y. and Shabardin R.S. Comparative Analysis of Broadband Quadrature Modulator and Demodulator Parameters Digital Adjustment in Simulation and Measurements. 2023 Seminar on Networks, Circuits and Systems (NCS), Saint Petersburg, Russian Federation, 2023, pp. 125-128, IEEE.

100. Калёнов А. Д. и др. Исследование и разработка квадратурного модулятора со встроенным синтезатором частот в диапазоне 50 МГц-5 ГГц / Калёнов, А.Д., Недашковский, Л.В., Шабардин, Р.С., Федичева, Ю.Ю., Ионов, Л.П., & Мухин, И.И. //Наноиндустрия. - 2021. - Т. 14. - №. S7. - С. 426-428.

101. Свидетельство о государственной регистрации топологии микросхемы № 2022630085 Российская Федерация. Топология микросхемы однокристального передающего модуля со встроенным синтезатором частот : № 2022630098 : заявл. 24.06.2022 : опубл. 01.07.2022 / А. Д. Каленов, Л. В. Недашковский, М. Г. Дроздецкий, В. В. Лосев ; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники». -EDN AIFTCQ.

102. Nakura T. Essential Knowledge for Transistor-Level LSI Circuit Design. -Springer, 2016.

103. Ellinger F. Radio frequency integrated circuits and technologies. - Springer Science & Business Media, 2008. - 133 pp.

104. 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.

105. Мусенов Р.Ю., Горшкова Н.М., Солохина Т.В., Скок Д.В. Конструктивно-технологические особенности создания усилителя мощности на основе КМОП-технологии с проектными нормами 90 нм //Наноиндустрия. - 2020. - №. S96-1. -С. 314-317.

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

ПРИЛОЖЕНИЕ А. СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ТОПОЛОГИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

о внедрении результатов диссертационной работы Недашковского Леонида Владимировича

на тему «Исследование и разработка интегральных высокоточных квадратурных СВЧ-модулягоров и демодуляторов»

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 Недашковского Л.В., посвященная исследованию и разработке интегральных высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов, включает результаты, которые использовались при разработке изделий в рамках опытно-конструкторских работ:

- «Разработка и освоение серийного производства на отечественном предприятии радиационно-стойких прецизионных модуляторов и демодуляторов со встроенными делителями частоты для формирования квадратурных сигналов», шифр «Высотка-И2», выполняемой по государственному контракту от «5» декабря 2016 г. №16411.4432017.11.161 (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 контракт)' от «13» ноября 2018 г. №18411.4432017.11.023 (ОКР выполнялась на основании

Приложение

УТВЕРЖДАЮ Директор по научной работе АО «НИИМА «Прогресс», /Председатель ПДТК И.Л. Корнеев

АКТ

20^ г.

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

Результаты, полученные в диссертационной работе, были использованы для разработки и отладки микросхем квадратурных модуляторов 1327МА035, 1327МА045, микросхем квадратурных демодуляторов 1327МВ035, 1327МВ045, модулей квадратурных модулятора и демодулятора М45191, М45240.

АО «НИИМА «Прогресс» заинтересовано в развитии методов проектирования высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов, которые способствуют упрощению процесса разработки, а также улучшению производительности изделий и уменьшению потребляемой мощности путём увеличения эффективности использования структурных блоков устройств.

Члены

И. Б. Чикваркин

Д.В. Куликов

у\ В. Александров

И.А. Бородин

/ Р.В. Вольнов

«УТВЕРЖДАЮ»

1ектор об научной работе

\ НИ У МИЭТ

уА /_С.А. Г'аврилов

ЦЦ ' /Р.4 20*? г.

ор рб научной НИ У МИЭТ

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Недашковского Леонида Владимировича

Настоящим актом подтверждается, что методики проектирования квадратурных модуляторов и демодуляторов, полученные Недашковским Л.В. в ходе работы над кандидатской диссертацией «Исследование и разработка интегральных высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов», а именно методика проектирования высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов с возможностью регулирования отдельных параметров и методика настройки этих параметров, 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).

доктор технических наук, доцент

Директор Института ИнЭл,

Лосев В.В.

«УТВЕРЖДАЮ»

1ектор по учебной работе

, НИУМИЭТ

А.Г. Балашов

20 ¿V г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы

Недашковского Леонида Владимировича

Настоящим актом подтверждается, что методики проектирования квадратурных модуляторов и демодуляторов, полученные Недашковским Л.В. в ходе работы над кандидатской диссертацией «Исследование и разработка интегральных высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов», а именно методика проектирования высокоточных квадратурных СВЧ-модуляторов и демодуляторов с возможностью регулирования отдельных параметров, 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 учебных занятий по дисциплинам «Схемотехника» (направление подготовки бакалавриата 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника», профиль «Интегральная электроника и наноэлектроника»), «Элементная база систем связи», «Топологическое проектирование систем на кристалле» (направление подготовки магистратуры 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника», направленность (профиль) -«Проектирование приборов и систем»).

Директор Института ИнЭл,

Лосев В.В.

доктор технических наук, доцент