基于CMOS工艺的数字步进衰减器的设计

体管的尺寸必须同步增加，以保持R_ON及C_OFF的组合值不变。

在最终DSA产品中，电阻阻值要略高于表1给出的值。每一个衰减器单元都在其设计值上增加了十分之几dB(每个衰减单元的插入损耗)，以获得正确的净变化。最后，在旁路电阻旁边适当放上一些低值电容，就可解决其固有的高频性能问题。虽然这对回波损耗有轻微影响，但是可大大提高平整性和精确性。

工艺概述

PE4302及PE4304均为符合商业用途的数字步进衰减器，它们采用已取得专利权的在蓝宝石基底上实现超薄硅(UTSi)的技术制造而成。其几何尺寸目前为0.5微米，水平尺寸为0.25微米。在未来，采用UTSi技术的RF CMOS产品将挑战用GaAs及其它特殊材料制成的产品。表2列出了两种UTSi几何尺寸下的F_T及F_MAX值。

图8：典型砷化镓/CMOS混合DSA电荷泵的寄生能量频谱图。

蓝宝石基底有效消除了体积效应(基底电容)，可提供出色的射频性能，并天生具有抗锁闭能力。采用这种绝缘基底制作出的大电阻和FET器件，几乎没有消耗功率及频率的旁路电容。此外，蓝宝石还为高精度、高衰减的DAS提供必要的隔离度。

RF CMOS还意味着可以在单芯片中集成多种混合信号。这些可集成并可验证的模块包括数字逻辑、EEPROM及SRAM存储器、接口、线性、数据转换、高IP3(三阶截取点)混频器、低噪音PLL、VCO、放大器、电源管理以及高Q值无源射频。新DSA产品的具体性能包括较高的抗ESD能力、接近DC的高线性度、低插入损耗、串联及并联逻辑接口，以及专有的超低噪音负电压发生器，所有这些功能都集成在一个芯片上。

更重要的是，高性能步进衰减器需要先进的射频开关，R_ON与C_OFF的乘积是射频开关一个度量指标。图4所描述的设计及工艺的快速发展使Peregrine公司的UTSi技术具有很强的竞争力。

PE4302 的性能测量

图9：PE4302　NVG的寄生能量频谱图。

在-40℃到+85℃的温度范围内测出的PE4302典型插入损耗值如图5所示。这里假设将DSA模拟为一个串联电阻，并给DSA开关一个合理的近似值。

使用下列等式：

插入损耗为1.5dB的DSA等效总串联电阻REQ约等于18Ω，它代表6个开关的电阻总和，平均每个开关的电阻约为3Ω，这个数字与CAD模型的结果一致。与目前其它商用DSA产品相比，这种插入损耗为1.5dB的产品性能在同行处于领先地位。

图6显示了主要步进值下的1dB压缩点(P1dB)与频率的关系。这些数值代表实际的瞬时性能，一般总是高于＋33dBm。

考虑连续工作时发热及可靠性方面的因素，产品数据表中的最大功率限制会被定得稍微低些。这种做法对于峰值与平均值相差很大的无线电波形而言是很重要的，同时也是表征高线性度的一个更好的指标。