《高靈敏度W波段狄克輻射計矽基集成晶片研究》是依託華中科技大學，由畢曉君擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高靈敏度W波段狄克輻射計矽基集成晶片研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：畢曉君
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
W波段成像系統廣泛地套用於航天，安檢，遙感，醫療診斷等領域。但在GaAs或者InP基片上製造面臨成本高、不易集成的問題，限制了通常需要數以百計輻射計晶片的成像系統的套用。而使用矽基輻射計晶片可以使成像系統體積更小、重量更輕、功耗更低。因此W波段矽基輻射計晶片近年來成為研究熱點。但受限於矽工藝的高頻特性，矽基W波段的狄克輻射計面臨靈敏度低的問題。本項目將採用新型的電路結構設計來提高校準電路、低噪聲放大器以及功率探測器等各子模組晶片的性能。通過以上研究，以期有效提高狄克輻射計矽基晶片的靈敏度。
結題摘要
輻射計是通過被動地接收目標的輻射能量進行目標探測，高靈敏度的毫米波輻射計可廣泛套用于飛機著陸指引、低能見度環境導航、對地觀測及人體安檢成像等諸多領域。但是GaAs和InP襯底上製造W波段輻射計面臨成本高、不易集成的問題，不利於像毫米波焦平面陣列成像系統的套用，但在矽基上製造W波段輻射計面臨靈敏度低的問題，其中採用的無源單刀雙擲開關損耗較大，此損耗會直接增加到輻射計前端的噪聲係數中，降低狄克輻射計的靈敏度。因此，研究實現低損耗的新型開關結構，提高矽基輻射計晶片的靈敏度具有重要意義。 本項目基於0.13 um SiGe BiCMOS工藝研究實現了高靈敏度的W波段狄克輻射計集成晶片，此輻射計晶片集成了低開關損耗的單刀雙擲放大器、高增益低噪聲放大器以及檢波器電路。主要的研究工作如下：（1）首次研究實現了一種低損耗分散式單刀雙擲放大器，既實現了狄克輻射計中所必須的開關功能，又對有用信號進行了低噪聲放大，有效地降低了傳統輻射計中由無源單刀雙擲開關引入的噪聲係數。（2）採用四級cascode放大單元研究實現了具有40 dB增益的寬頻低噪聲放大器，噪聲係數低於7.5 dB。為實現低噪聲的輸出電壓和高靈敏度回響而研究設計了W波段檢波器，最小等效噪聲功率可達到2.5 pW/Hz1/2。（3）研究實現了集成以上單刀雙擲放大器、低噪聲放大器以及檢波器的W波段矽基輻射計晶片，噪聲等效輻射溫差為0.21Ｋ，經二維成像系統驗證，該輻射計晶片可分辨的目標距離為0.7 m。 本項目研究實現的W波段矽基狄克輻射計集成晶片，具有0.21 K的噪聲等效輻射溫差，達到了同類設計中最高靈敏度，同時可在成像系統中實現高質量的成像解析度。該研究成果可廣泛套用於毫米波探測成像等領域，具有明確的預期貢獻。
