Mikroto‘lqin va radiochastota tizimlarida uzatish kanali yo‘qotishlari, dispersiya va skin effect kabi mexanizmlar signal amplitudasining chastotaga bog‘liq ravishda turli darajalarda susayishiga olib kelishi mumkin. Natijada kuchaytirgich, radar yoki aloqa zanjirining diapazon ichidagi amplituda javobi tekis bo‘lmay qoladi. Amplituda tenglashtirgichlar tizimdagi chastotaga bog‘liq yo‘qotishning teskari qiyaligini hosil qiluvchi boshqariladigan susaytirish xarakteristikasini qo‘shib, umumiy chastota javobini tekislashni maqsad qiladi. Ushbu ish nihoyatda kichik RF mikrotizimlariga mos tenglashtirgich yaratish maqsadida Bridge-T yutuvchi susaytirgich, LC chastota-tanlovchi tarmoq va optimallashtirilgan impedans moslashtirish bo‘limini gallium arsenide integrated passive device (GaAs-IPD) texnologiyasi asosida birlashtiradi. Dizayn usuli ham bir rezonansli, ham ikki rezonansli tenglashtirgichlarga kengaytiriladi; biroq jismonan ishlab chiqarilgan va o‘lchangan prototip bir rezonanslidir. Prototip 0.1–2.35 GHz oralig‘ida ishlaydi va atigi 0.8 mm × 0.7 mm × 0.1 mm o‘lchamga ega. Keysight N5247A vektor tarmoq analizatori va GSG probalari bilan o‘tkazilgan o‘lchovlarda minimum insertion loss 0.66 dB, maximum attenuation 4.06 dB va ish diapazonida return loss 13.3 dB dan yaxshiroq deb topilgan. Full-wave elektromagnit modelda minimum insertion loss 0.77 dB, equalization range 4.14 dB va return loss 14.3 dB dan yaxshiroq hisoblangan. O‘lchov va simulyatsiyaning umuman yaqin chiqishi GaAs-IPD qo‘llanmasining ishlashini ko‘rsatadi. Biroq manbaning Abstract bo‘limida o‘lchangan return loss 15 dB dan yaxshiroq deb berilgan bo‘lsa, Experiment, Table 3 va Conclusion 13.3 dB qiymatini qayd etadi; shu sababli asosiy eksperimental qiymat sifatida 13.3 dB qabul qilinishi kerak.

Amplituda tenglashtirgich nima uchun kerak?

RF uzatish zanjirida barcha chastota komponentlari bir xil yo‘qotishga uchramaydi. Uzatish liniyasi, material dispersiyasi, skin effect va faol zanjirlarning o‘z chastota xarakteristikasi ayrim chastotalarda yuqoriroq yo‘qotish hosil qilishi mumkin. Natijada tizim kuchaytirishi chastota bo‘ylab o‘zgaradi va diapazon ichidagi flatness buziladi.

Amplituda tenglashtirgich bu muammoni ko‘proq kuchaytirish hosil qilish bilan emas, balki yo‘qotishi past bo‘lgan chastotalarni boshqariladigan tarzda ko‘proq susaytirish bilan hal qiladi. Shu tariqa tenglashtirgichning susaytirish egri chizig‘i bilan asosiy RF zanjirining yo‘qotish egri chizig‘i bir-birini kompensatsiya qilishi mumkin.

Taklif etilgan arxitekturaning uch asosiy bo‘limi

Manbaning Figure 1–4 qismlarida taklif etilgan tenglashtirgichning uchta funksional komponenti ko‘rsatilgan:

• Absorption attenuation unit: asosiy attenuation darajasini belgilaydi.
• Frequency selection unit: rezonans nuqtalarini va chastotaga bog‘liq tenglashtirish qiyaligini belgilaydi.
• Optimized impedance matching network: diapazon ichidagi impedans moslashuvini yaxshilaydi.

Bu ajratish muhim dizayn afzalligini beradi. Susaytirish darajasi asosan rezistor tarmog‘i bilan, equalization slope esa LC qiymatlari bilan boshqarilgani uchun ikki maqsadni bir-biridan nisbatan mustaqil sozlash mumkin.

Bridge-T susaytirgichi qanday ishlaydi?

Ish L, T, π va Bridge-T kabi yutuvchi rezistor tarmoqlari orasidan Bridge-T topologiyasini tanlaydi. Asosiy sabab bir vaqtning o‘zida boshqariladigan attenuation va yaxshi impedance matching ta’minlashidir.

Xarakteristik impedans:

\[ R_0=Z_0 \]

deb olinadi va ishda odatda:

\[ Z_0=50\ \Omega \]

ishlatiladi.

Kerakli \(A\) dB susaytirish uchun rezistorlar:

\[ R_1 = Z_0 \left( 10^{A/20}-1 \right) \]

va:

\[ R_2 = Z_0 \left( \frac{1} {10^{A/20}-1} \right) \tag{1} \]

ko‘rinishida hisoblanadi.

Bu bog‘lanishda \(A\) oshirilganda Bridge-T tarmog‘ining rezistor qiymatlari o‘zgartirilib, asosiy susaytirish darajasi sozlanadi.

Chastota-tanlovchi tarmoq qanday ishlaydi?

Chastota-tanlovchi bo‘lim LC rezonatorlaridan iborat. Asosiy rezonans chastotasi:

\[ f= \frac{1} {2\pi\sqrt{LC}} \tag{2} \]

bilan belgilanadi.

Ish ikkita tuzilmani ta’riflaydi:

• single-resonance: bitta LC rezonans nuqtasi,
• dual-resonance: ikkita rezonans nuqtasi.

Ikki rezonansli tuzilma bir rezonansliga qaraganda diapazon ichidagi murakkabroq shakllarni boshqarish imkonini beradi. Biroq ushbu maqoladagi jismoniy prototip bir rezonanslidir.

Optimallashtirilgan moslashtirish tarmog‘ining yangiligi nimada?

Taklif etilgan zanjirda matching tarmog‘idagi induktor va kondensator qiymatlari chastota-tanlovchi bo‘limdagilar bilan teng tanlanadi:

\[ L_{g1}=L_{s1}, \qquad C_{g1}=C_{s1} \]

va ikki rezonans holatida:

\[ L_{g2}=L_{s2}, \qquad C_{g2}=C_{s2}. \]

Bu simmetriya mustaqil dizayn parametrlarining sonini kamaytiradi, optimallashtirishni soddalashtiradi va jismoniy joylashuvni kichraytirishga yordam beradi.

Ikki rezonansli umumiy dizayn bog‘lanishlari

Manba ikki rezonans uchun:

\[ L_{s1}=L_{g1} = \frac{Z_0} {K_1K_2\pi f_0} \]

\[ L_{s2}=L_{g2} = \frac{K_2Z_0} {K_1\pi f_0} \]

\[ C_{s1}=C_{g1} = \frac{K_1K_2Y_0} {4\pi f_0} \]

\[ C_{s2}=C_{g2} = \frac{K_1Y_0} {4K_2\pi f_0} \tag{3} \]

bog‘lanishlarini beradi.

Bu yerda:

• \(Y_0=1/Z_0\): yuk admitansi,
• \(f_0\): rezonans chastotasi,
• \(K_1\): diapazon ichidagi equalization amplitude uchun negative-slope parametri,
• \(K_2\): equalization bandwidth parametridir.

Bir rezonansli tuzilma uchun \(K_2=1\) deb olinib:

\[ L_{s1}=L_{g1} = \frac{Z_0} {K_1\pi f_0} \]

\[ C_{s1}=C_{g1} = \frac{K_1Y_0} {4\pi f_0} \tag{4} \]

olinadi.

Beshta zanjir misoli nimani ko‘rsatadi?

Mualliflar dizayn usulini ko‘rsatish uchun \(f_0=1\) GHz rezonans chastotasiga ega beshta turli single-resonance equalizer ni hisoblagan.

Figure 5 dagi simulyatsiyalar bir xil rezonans chastotasida turli attenuation va slope qiymatlari hosil qilinishi mumkinligini ko‘rsatadi. Manba izohiga ko‘ra, slope asosan LC parametrlari bilan, attenuation darajasi esa rezistor tarmog‘i bilan sozlanishi mumkin.

GaAs-IPD nima uchun tanlandi?

GaAs-IPD past substrate loss, yuqori passiv komponent Q-factor va yuqori chastota ishlashi sababli RF passiv zanjirlarini kichik maydonda integratsiyalash uchun mosdir.

Figure 6 da thin-film resistor qatlami ham ko‘rsatilgan; biroq Table 2 uning materiali va qalinligini alohida bermaydi.

Spiral induktor nima uchun kvadrat shaklida?

Mualliflar octagonal va circular spiral tuzilmalar nazariy jihatdan yuqoriroq Q-factor bera olishini, biroq ishlab chiqarish va batch-to-batch consistency nuqtai nazaridan qiyinroq ekanini qayd etadilar. Shu sababli kvadrat spiral tanlangan.

Induktans simulyatsiya admitansidan:

\[ L= \frac{\operatorname{Im}(1/Y_{11})} {2\pi f} \tag{5} \]

bilan chiqariladi.

Spiral M2 metall qatlamida, pastki ulanish esa M1 da hosil qilinadi. M1–M2 orasidagi parazitik sig‘imni kamaytirish uchun polyimide PV qatlami ishlatiladi; M0 ground plane ustida hosil qilingan Defected Ground Structure (DGS) substrate capacitance va eddy-current loss ni kamaytirishni maqsad qiladi.

MIM kondensator qanday hosil qilinadi?

Kondensator M1 va M2 metall elektrodlari orasida N2 Si₃N₄ dielektrik qatlamidan foydalanib hosil qilinadi. NM1 qatlami sig‘imni nozik sozlashda xizmat qiladi, M0 ostida DGS ishlatilishi esa parazitik ta’sirlarni kamaytiradi.

Manba sig‘imni chiqarish uchun:

\[ C= \frac{1} {2\pi f\operatorname{Im}(1/Y_{11})} \tag{6} \]

ifodasini beradi. Ishora/mutlaq qiymat konvensiyasi alohida tushuntirilmagani sababli bu tenglama Verianla tomonidan manbadan tashqari tarzda o‘zgartirilmagan.

Usul va Natijalar

Jismoniy prototipning dizayn maqsadlari

Ishlab chiqarilgan prototip uchun manba:

qiymatlarini beradi.

Ideal zanjirdan haqiqiy elektromagnit modelga o‘tish

Ideal lumped-element qiymatlari aniqlangach, haqiqiy spiral induktor va MIM kondensatorlar Ansys HFSS Electronics Desktop 2020 R2 yordamida modellashtirilgan. Jismoniy layout ga o‘tilganda conductor loss, substrate coupling va distributed capacitance kabi ideal zanjirda bo‘lmagan parazitik ta’sirlar paydo bo‘lgani sababli geometriyalar full-wave elektromagnit optimallashtirish orqali qayta sozlangan.

Yakuniy 3D dizayn:

0.8 mm × 0.7 mm × 0.1 mm

o‘lchamga ega.

EM simulyatsiya natijasi

Ideal zanjir modeli bilan EM modelining S21 javobi orasida taxminan 0.5 dB umumiy farq ko‘rinadi. Mualliflar buni GaAs substrate dielectric loss va metal conductor ohmic loss bilan izohlaydilar.

Haqiqiy chip qanday o‘lchandi?

Fabrikatsiyasi yakunlangan GaAs-IPD chip Keysight N5247A vector network analyzer va Cascade ACP ground-signal-ground probes yordamida xarakterlangan.

0.1–2.35 GHz ish diapazonida simulyatsiya va tajriba umuman yaqin boradi. 3–6 GHz hududida ancha sezilarli og‘ishlar paydo bo‘lgan; manba buni fabrication tolerance, material-parameter variation va measurement uncertainty bilan izohlagan.

Return loss uchun nega 13.3 dB ishlatiladi?

Manbaning Abstract qismi o‘lchangan return loss ni 15 dB dan yaxshiroq deb qayd etadi. Bunga qarshi Experiment, Table 3 va Conclusion 13.3 dB dan yaxshiroq ekanini beradi. Uchta alohida natija manbasi ayni 13.3 dB qiymatini qo‘llab-quvvatlagani sababli Verianla asosiy ishlash jadvalida 13.3 dB dan foydalanadi.

Oldingi texnologiyalar bilan taqqoslash

Demak, ishning asosiy da’vosi bitta metrik bo‘yicha mutlaq jahon rekordi emas. Taklif etilgan GaAs-IPD tenglashtirgichining kuchli tomoni miniaturization, insertion loss va impedance matching o‘rtasida muvozanatli kombinatsiya taqdim etishidir.

Ish qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar

• Bridge-T attenuation va LC frequency-selection tarmoqlari bir xil tenglashtirgichda muvaffaqiyatli birlashtirilishi mumkin.
• Attenuation darajasi bilan equalization slope katta darajada alohida zanjir parametrlari orqali boshqarilishi mumkin.
• Simmetrik LC matching tarmog‘i mustaqil dizayn parametrlarining sonini kamaytiradi.
• GaAs-IPD da spiral induktor, MIM kondensator va thin-film rezistor tarmog‘i bir xil ko‘p qatlamli chipda integratsiyalanishi mumkin.
• 0.1–2.35 GHz bir rezonansli jismoniy prototip muvaffaqiyatli ishlab chiqarilib o‘lchangan.
• Minimum measured insertion loss 0.66 dB.
• Measured maximum attenuation 4.06 dB.
• Experiment/Table 3/Conclusion ga ko‘ra measured return loss 13.3 dB dan yaxshiroq.
• Chip atigi 0.8 × 0.7 × 0.1 mm o‘lchamda.
• O‘lchangan va full-wave simulyatsiya javoblari ish diapazonida umuman yaqin natija beradi.

Ish qo‘llab-quvvatlamaydigan umumlashtirishlar

• Dual-resonance topologiyaning jismoniy prototipi ushbu ishda ishlab chiqarilib o‘lchanmagan.
• Ish haqiqiy 5G, radar yoki sun’iy yo‘ldosh RF zanjiriga ulanganda tizim flatness i qanchalik yaxshilanishini o‘lchamagan.
• Power-handling quvvati eksperimental ravishda qayd etilmagan.
• Termal drift va harorat barqarorligi baholanmagan.
• Wafer/process yield statistikasi berilmagan.
• Ishlab chiqarish variatsiyalariga qarshi Monte Carlo yoki process-corner chidamliligi qayd etilmagan.
• Return loss uchun Abstract dagi 15 dB ifodasi tajriba bo‘limidagi 13.3 dB bilan mos emas.
• 4.14 dB EM equalization range bilan 4.06 dB measured maximum attenuation bir xil fizik ishlash metrikasi emas.
• Ushbu prototip faol yoki adaptiv tarzda elektron qayta sozlanadigan equalizer emas.

Manba va Usul Izohi

Asl tadqiqot:A Miniaturized High-Performance Amplitude Equalizer Based on GaAs-IPD Technology.

Mualliflar: Yi Zhang, Gan Liu, Mengjiang Xing, Xiaozhen Li, Huile Zhang va Zhiqing Yang.

Muassasalar: Yangtze Delta Region Institute (Huzhou), University of Electronic Science and Technology of China; School of Electronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China; School of Information Engineering, Kunming University; College of Information Science and Engineering, Henan University of Technology.

Aloqa muallifi: Gan Liu.

DOI: 10.2139/ssrn.7208079.

SSRN identifikatori: 7208079.

Nashr holati: Manba PDF ning har bir sahifasida “Preprint not peer reviewed” iborasi mavjud. Ushbu baholash sanasida ayni sarlavha ostida alohida ekspert taqrizidan o‘tgan yakuniy jurnal versiyasi tasdiqlanmagan.

Ish turi: RF zanjir topologiyasini ishlab chiqish, analitik lumped-element dizayn, full-wave electromagnetic simulation, GaAs-IPD chip fabrikatsiyasi va vector-network-analyzer asosidagi eksperimental S-parametr xarakterizatsiyasi.

Simulyatsiya dasturi: Ansys HFSS, Electronics Desktop 2020 R2.

Tajriba uskunasi: Keysight N5247A vector network analyzer va Cascade ACP GSG probes.

Moliyalashtirish: National Natural Science Foundation of China, Grant 62401199; S&T Special Program of Huzhou, Grant 2023GZ09.

Manba ichidagi ishlash nomuvofiqligi: Abstract o‘lchangan return loss uchun “better than 15 dB” iborasini ishlatadi, Experiment, Table 3 va Conclusion esa “better than 13.3 dB” beradi. Verianla asosiy eksperimental qiymat sifatida uchta alohida bo‘lim tomonidan qo‘llab-quvvatlangan 13.3 dB natijasidan foydalanadi.

Manba ichidagi figure-label izohi: Figure 10(a) ishlab chiqarilgan tuzilmani “low-pass chip equalizer” deb ataydi; biroq maqolaning topologiyasi, sarlavhasi va barcha eksperimental baholashi amplitude equalizer ga qaratilgan.

Komponent-parametr izohi: Figure 6 thin-film resistor R qatlamini ko‘rsatsa-da, Table 2 bu qatlamning materiali va qalinligi uchun alohida ma’lumot bermaydi.

Bog‘liq oldingi ish: Xiaodong Yang va hamkasblarining 2025 yildagi Wafer-Level Amplitude Equalizer Based on an Integrated Passive Device Process with Two Resonance Points for Wavy In-Band Transmission, Electronics 14(9), 1715, DOI 10.3390/electronics14091715 ishi shu tadqiqot guruhining yaqin GaAs-IPD equalizer oldingi ishidir. Yangi ish boshqa zanjir ajratilishi, matching yondashuvi va pastroq measured insertion loss bilan tadqiqot yo‘nalishini kengaytiradi.

Ma’lumot mavjudligi / manfaatlar to‘qnashuvi: Yuklangan yetti sahifalik matnda alohida Data Availability yoki Conflict of Interest bo‘limi ko‘rinmaydi; shu sababli Verianla manbadan tashqari bayon qo‘shmagan.

Mualliflik huquqi/vizual foydalanish: Zanjir sxemalari, GaAs-IPD kesimi, chip micrograph va S-parameter grafiklarining manba tasvirlari aynan ko‘chirilmasligi kerak. Verianla uchun Bridge-T + LC frequency selection + GaAs-IPD chip + simulation/measurement aloqasi original texnik vizual bilan qayta chizilishi kerak.