美國BAE系統(tǒng)公司宣布研發(fā)出新型通用射頻芯片，名為“可重置集成電路所需微波陣列技術(shù)”（MATRIC），是一個(gè)嵌入到靈活交換矩陣中的可重置射頻電路陣列。

組成模塊

BAE做出兩代MATRIC芯片，每代芯片都包含4個(gè)1-20GHz微波組成單元（MW）、4個(gè)直流到6GHz射頻/基帶組成單元（RF/BB），2個(gè)0.01-20GHz可配置頻率發(fā)生器（CFG）。芯片架構(gòu)、版圖如下圖所示。

圖為芯片架構(gòu)

圖為第一代芯片實(shí)物圖

圖為第二代芯片實(shí)物圖

工藝和性能參數(shù)

工作頻率直流到20GHz，采用塔爾捷智（TowerJazz）商用180nm SiGe-on-SOI BiCMOS工藝：
1、使用SiGe HBT以達(dá)到高線性度（>+10dBm IIP3），及產(chǎn)生低相位噪頻；
2、使用SOI FET以實(shí)現(xiàn)低損耗開關(guān)；
3、使用高電阻SOI襯底以實(shí)現(xiàn)高片上射頻隔離（>80dB@16GHz）；
4、還使用了差分信號(hào)和芯片級(jí)倒裝焊球（bump）封裝。

應(yīng)用和意義

能夠替代專用集成電路（ASIC）幫助射頻系統(tǒng)適應(yīng)多種頻率，具有ASIC的尺寸、重量和功耗（SWaP）優(yōu)勢(shì)，但無需負(fù)擔(dān)研發(fā)ASIC所需的長周期和高一次性費(fèi)用；能夠讓工程師更快地做出產(chǎn)品原型，研究成果也能更快地投入戰(zhàn)場使用。支持未來射頻子系統(tǒng)在飛行中的動(dòng)態(tài)重新配置，能夠適應(yīng)變化的電磁環(huán)境，解決通信、電子戰(zhàn)和信號(hào)情報(bào)系統(tǒng)未來需求。

BAE系統(tǒng)公司資深首席工程師Greg Flewelling說：“MATRIC是一個(gè)片上射頻工具盒，覆蓋廣泛的射頻頻率范圍，可滿足不同類型射頻系統(tǒng)的需求，尤其是需要寬頻譜感知、可適應(yīng)動(dòng)態(tài)和挑戰(zhàn)信號(hào)環(huán)境的那些射頻系統(tǒng)”。

資金支持

美國國防先期研究計(jì)劃局（DARPA）“自適應(yīng)射頻技術(shù)”（ART）項(xiàng)目。

ART項(xiàng)目簡介

目標(biāo)是通過開發(fā)一種新型全自適應(yīng)、可重置、并不涉遵循特定波形的射頻架構(gòu)，以顯著提升用于通信無線電的硬件性能。ART支持的“認(rèn)知”無線電能夠在一系列環(huán)境和運(yùn)行條件下進(jìn)行重新配置，可以任何調(diào)制方式運(yùn)行在任何頻段，滿足多種特殊通信。

ART項(xiàng)目將開發(fā)可重置射頻前端，能夠覆蓋10MHz及以下至30GHz及以上頻譜范圍，能夠識(shí)別、接收和/或發(fā)送該頻率范圍內(nèi)超過100種軍用和商用波形。該項(xiàng)目尋求在一個(gè)封裝中實(shí)現(xiàn)該能力，該封裝要比現(xiàn)有硬件具備更小體積、輕質(zhì)量和低功耗。它還尋求開發(fā)一個(gè)前端，科用于檢測和識(shí)別特定譜域波形的完整波形靈敏信道和模擬傳感信道。除了維持關(guān)鍵通信鏈路之外，ART還計(jì)劃為士兵和小型無人平臺(tái)配備緊湊、有力的信號(hào)感知和分析平臺(tái)，該平臺(tái)能夠表征信號(hào)環(huán)境，同時(shí)支持無線電平臺(tái)在新波形和變化的運(yùn)營要求下的快速部署。

ART項(xiàng)目有四個(gè)研究領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都聚焦一個(gè)自適應(yīng)無線電的具體使能技術(shù)：

1、可在微波及以上頻段（30GHz及以上）工作的運(yùn)算放大器；
2、可重置和可調(diào)諧射頻/微波和模擬傳感器濾波器陣列；
3、低功耗波形信號(hào)處理；
4、靈敏波形、可重置RF前端和模擬/混合信號(hào)元件。