面向超表面天线设计的95～105 GHz SiGe BiCMOS宽带数控衰减器

来源：电子与信息学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：罗将, 张文柱, 程强

单位：1.杭州电子科技大学电子信息学院 杭州 3100182.东南大学毫米波国家重点实验室 南京 210096

摘要：近年来，因对电磁波具备灵活的调控能力，超表面天线技术受到来自通信、雷达以及天线领域学者的广泛关注。其中，超表面天线单元中所使用的有源调控器件，是决定整个系统性能的最关键部件之一。该文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺设计了一个95～105 GHz的五位宽带数控衰减器芯片。该衰减器采用了反射式和简化T型两种拓扑结构，其中4 dB与8 dB反射式衰减单元采用交叉耦合宽带耦合器代替传统的3 dB耦合器或定向耦合器，同时获得了高衰减精度和低插入损耗；而0.5 dB, 1 dB, 2 dB三个衰减单元均采用简化T型结构。此外，利用RC正斜率和负斜率校正网络分别应用于不同的衰减单元进行相位补偿，极大地改善了衰减器的附加相移。经过仿真验证，在95～105 GHz的感兴趣工作频率内，衰减器芯片在0.12 mm2的紧凑的尺寸下实现了0～15.5 dB的衰减范围，步进为0.5 dB，基态插入损耗小于2.5 dB，幅度均方根误差小于0.31 dB，附加相移均方根误差小于2.2º。所提出的W波段衰减器可作为一个关键部件赋能集成T/R的辐散一体化超表面天线系统的硬件实现。

关键词：SiGe BiCMOS, W波段, 衰减器, 交叉耦合宽带耦合器, 超表面

基金资助：国家重点研发计划(2023YFB3811503)，浙江省自然科学基金(LQ23F040009)，毫米波国家重点实验室(K202316)