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研究人员开发了一种新的通用、高性能单片微波集成电路（MMIC），用于直接过滤和处理微波和毫米波谱中的射频（RF）信号。该IC设计用于需要小型化、重量和功耗预算具有挑战性的特殊应用领域对于高频、宽带模拟电子设备的需求。
这种被称为横向射频滤波器集成电路（TRAFFIC）的设备已经展示了一种完全可重构的10-1模拟有限冲激响应（FIR）滤波器，用于在2到20千兆赫兹的宽带频率范围内进行可调谐滤波。TRAFFIC采用硅锗（SiGe）技术实现，这是一个为混合信号和模拟IC设计的高频性能而设计的平台。
减少尺寸、重量和功耗需求
TRAFFIC旨在降低射频前端的尺寸、重量和功耗（SWaP）要求，同时提供宽带、即时可重构性和多功能射频能力。GTRI团队已经将TRAFFIC作为前端可重构滤波器进行了演示，并且正在进行新的尝试，将该技术作为自干扰消除系统内的模拟信号调节器。
佐治亚技术研究所（GTRI）高级概念实验室主任Doug Denison表示：“TRAFFIC实际上是让更多的功能离光圈更近。这样做可能会减小尺寸、重量、功耗和成本，同时降低系统延迟，减轻数字组件的一些负担。”
在不需要的高功率或带外信号进入数字信号处理之前将其滤掉，可以通过保留输入信号的动态范围来提高系统处理感兴趣的低功率信号的能力。FIR滤波还允许对放大器在饱和状态下工作时发生的失真进行预补偿，这种情况可以使放大器更节能。
GTRI高级研究工程师、该项目的项目总监Nelson Lourenco解释说，TRAFFIC设计的高度可重配置，使其能够提供灵活性，这在过去是由耗电的数字模块提供的，这些数字模块需要将模拟信号转换为数字信号进行处理。
Lourenco说：“以微波频率为目标的高速数字化模块价格昂贵，而且耗电巨大。在RF中，我们可以执行与现场可编程门阵列（FPGA）类似的处理，因为这是一个小型集成电路，我们可以将它放在非常靠近天线的位置，并通过开发尺寸非常小的解决方案来集成它。”
离光圈更近后进行处理
除了大功率需求之外，将模拟信号转换为数字信号会给带来系统延迟，并施加速度和带宽限制，要求对信号进行采样而不是完全处理。TRAFFIC的宽带功能允许直接分析光圈数据，而无需采样。
Lourenco表示：“将任何东西从数字转换为模拟都将使系统更强大。我们可以更快地配置它，减少延迟，并在天线中集成电子器件。我们需要做的一些敏感处理可以直接在RF中完成，这将实现更多的功能。”
利用硅锗的优点
GTRI研究人员与乔治亚理工大学电气和计算机工程学院董事教授John Cressler合作，开发硅锗（SiGe）TRAFFIC体系结构，一种用于异质结双极器件的半导体材料，设计用于在混合信号电路和模拟电路IC中提供高频性能。
Cressler的团队为该项目带来了许多新颖的电路设计，并证明完全集成的滤波器IC能够满足苛刻的性能要求。该IC基于半导体制造和设计公司GlobalFoundries提供的250GHz、130nm SiGe BiCMOS（双极+CMOS）平台。
Cressler表示：“SiGe技术是一种商用、低成本、高性能、全硅兼容的集成电路技术，非常适合实现这种有源滤波器等性能受限的集成电路。SiGe技术能够满足高集成、紧凑型有源滤波器的要求，该滤波器是TRAFFIC的FIR处理器的样品。”
为了支持系统级演示，GTRI研究人员还开发了集成多个TRAFFIC模块的试验台，并展示了其模块化特性。佐治亚技术研究所正在寻求IC架构的专利保护。
支持特殊应用的灵活性
虽然首先在SiGe中实现，但TRAFFIC可以在砷化镓、氮化镓、磷化铟或其他平台中制造。Lourenco表示：“在某些特定的应用中，硅并不是最好的，而TRAFFIC将通过独特技术来支持这些应用。”
Denison表示，TRAFFIC的可编程性在GTRI为其赞助商开发的各种应用中创造了强大的优势。
他补充说道：“随着信号环境的变化，我们可以通过系统前端的模拟硬件动态地适应这种环境。我们的滤波器完全是可编程的，因此我们可以动态地调整其性能，基本上是在微秒时间内就可完成。”
TRAFFIC应用的开发帮助GTRI获得了内部电路设计的新能力，这对于满足其开发的专业应用的要求非常重要。
Denison表示：“为了获得我们所需的带宽、尺寸、重量和性能，我们需要具备IC设计能力。而我们感兴趣的是高频宽带模拟电子产品。”
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