A 4–32-GHz Chipset for a Highly Integrated Heterodyne Two-Port Vector Network Analyzer
A 4–32-GHz Chipset for a Highly Integrated Heterodyne Two-Port Vector Network Analyzer
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用于高度集成外差二端口矢量网络分析仪的 4â32-GHz 芯片组
DOI：
10.1109/tmtt.2016.2520483
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发表时间：
2016
影响因子：
4.3
通讯作者：
D. Kissinger
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Nehring;M. Dietz;K. Aufinger;G. Fischer;R. Weigel;D. Kissinger
这项工作提出了一种用于高度集成外差矢量网络分析仪 (VNA) 的芯片组，具有两个端口和 4 至 32 GHz 的多倍频程带宽。该芯片组由具有两个可选单端输出通道的激励集成电路 (IC) 和一个四通道接收器 IC 组成。这两款芯片均包含一个频率合成器，平均输出功率为 2.5 dBm，单边带相位噪声在 1 MHz 偏移时为 -96.3 至 -115.3 dBc/Hz。该合成器由三个压控振荡器组成的阵列（调谐范围在 24.8% 至 28.2% 之间）以及一个带宽扩展级。基于级联射极跟随器的宽带设计技术适用于峰值增益为 15.1 dB 的可变增益放大器以及最小隔离度为 23.6 dB 的宽带源开关。采用平均增益为10 dB的宽带低噪声放大器和微混频器等单端接收器组件组成平均转换增益为14.4 dB的四通道接收器。制造了混合微波集成电路，以证明利用所提出的芯片组和宽带定向耦合器的 VNA 的功能。任意被测设备的测量散射参数与商用 VNA 获得的测量结果相比，幅度平均偏差为 0.18 dB，相位平均偏差为 1.8°。
This work presents a chipset for a highly integrated heterodyne vector network analyzer (VNA) with two ports and a multi-octave bandwidth from 4 to 32 GHz. The chipset is comprised of a stimulus integrated circuit (IC) with two selectable single-ended output channels and a four-channel receiver IC. Both chips contain a frequency synthesizer with an average output power of 2.5 dBm and a single-sideband phase noise between -96.3 and -115.3 dBc/Hz at 1-MHz offset. The synthesizer consists of an array of three voltage-controlled oscillators with tuning ranges between 24.8% and 28.2% and a bandwidth extension stage. Wideband design techniques based on cascaded emitter followers are applied to a variable gain amplifier with a peak gain of 15.1 dB and to a wideband source switch with a minimum isolation of 23.6 dB. Single-ended receiver components such as a wideband low-noise amplifier with an average gain of 10 dB and a micromixer are used to compose the four-channel receiver with an average conversion gain of 14.4 dB. A hybrid microwave integrated circuit was fabricated in order to prove the functionality of a VNA utilizing the proposed chipset and wideband directional couplers. The measured scattering parameters of an arbitrary device-under-test showed an average deviation of 0.18 dB in magnitude and 1.8°in phase from the measurements obtained with a commercial VNA.
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DOI：
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