一种低功耗K频段低噪声放大器

基于0.13μm锗硅(SiGe)双极型互补金属氧化物(Bipolar Complementary Metal Oxide Semi-conductor,BiCMOS)工艺,设计制作了一种高增益低功耗K频段低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA),通过优化晶体管尺寸及利用硅通孔设计高品质因数射极退化电感,降低了LNA噪声.实测结果表明,在1.6 V偏置条件下,该LNA在20 GHz的噪声系数等于1.94 dB,输入1 dB压缩点等于-29.6 dBm;18～21.3 GHz频率范围内,LNA增益大于23.3 dB,S11和S22均小于-10 dB.包含偏置电路功耗在内,芯片功耗仅21 mW,优于其他同等噪声系数的K频段SiGe BiCMOS LNA.该LNA可应用于卫星通信等K频段低功耗接收机系统.     

宽带高增益输出平衡CMOS低噪声放大器的设计

设计了一种带片内变压器、适用于0.05～2.5 GHz频段的宽带低噪声放大器(LNA).电路设计采用了并行的共栅共源放大结构,将从天线接收到的单端输入信号转换为一对差分信号输出给后级链路.针对变压器结构的LNA噪声系数不够低和输出不平衡的问题,采用了缩放技术、噪声消除技术以及两级的全差分放大器作为输出缓冲级,来有效降低电路的噪声系数,提高增益和输出平衡度.电路采用TSMC 0.18μm 1P6M RF CMOS工艺设计仿真和流片,测试结果表明:在0.05 ～ 2.5 GHz频带范围内,该LNA的最高功率增益达24.5 dB,全频段内噪声系数为2.6～4 dB,输入反射系数小于-10 dB,输出差分信号幅度和相位差分别低于0.6dB和1.8°.     

一种新型900MHz CMOS低噪声放大器的设计

对两种低噪声放大器(LNA)的构架进行了比较,详细推导了共源LNA的噪声系数与输入晶体管栅宽的关系及优化方法,设计了一种采用0.6 μ m标准CMOS工艺,工作于900MHz的新型差分低噪声放大器.在900MHz时,噪声系数为1.5 dB的情况下可提供22.5 dB的功率增益,-3dB带宽为1 50MHz,S11达到-38dB,消耗的电流为5mA.     

一种3~5GHz超宽带单端输入差分输出LNA

采用0.18μm CMOS工艺设计了一种应用于UWB的低噪声放大器(low noise amplifier,LNA).该LNA工作频率为3~5GHz,采用Matlab数学建模方法优化噪声系数,同时采用了单端输入差分输出的电路结构实现信号差分输出;采用了RC反馈技术和源级负反馈技术进行输入宽带匹配.设计使用Cadence软件进行后仿真,仿真结果显示,平均输出增益(S21、S31)为16.1dB,3~5GHz范围内S11-10.9dB,NF为2.04~2.68dB,差分输出端口最大误差相位为4°.使用1.8V电源供电,直流功耗为18.4mW.     

模拟与混合信号集成电路

5GHz至6GHz低噪声放大器 Maxim公司的MAX2648 SiGe低噪声放大器(LNA)线性度很好,是针对基于IEEE802.11a和HiperLAN2标准的5GHz、无线LNA系统设计的,增益为17dB、噪声系数为1.8dB、输入三阶交调(IP3)为0dBm,耗电仅12mA。用于第一级LNA、本振(LO)缓冲或发送器的驱动放大。MAX2648用     

3～10GHz SiGe HBTs超宽带低噪声放大器的设计

根据UWB(Ultra-wideband)无线通信标准.提出了一款超宽带低噪声放大器并进行了设计.该放大器选用高性能的SiGe HBTs,同时采用并联和串联多重反馈的两级结构,以达到超宽频带、高增益、低噪声系数以及良好的输入输出匹配的目的.仿真结果表明,放大器在3-10 GHz带宽内,增益.S21高达21 dB,增益平坦度小于1.5 dB,噪声系数在2.4～3.3 dB之间.输入输出反射系数(S11和S22)均小于-9 dB,并且在整个频带内无条件稳定.所有结果表明该LNA性能良好.     

120 nm SiGe BiCMOS 90~100 GHz低噪声放大器

基于IBM8HP 120 nm SiGe BiCMOS工艺,分析了晶体管的最小噪声系数和最大可用增益特性。采用两级Cascode放大器级联结构,研制出一种频带为90~100 GHz的低噪声放大器(LNA)。详细分析了Cascode放大器潜在的自激可能性,采用串联小电阻的方式消除不稳定性。与电磁仿真软件Sonnet联合仿真,结果表明,在频带内,放大器的输入反射系数S11<-18 dB,输出反射系数S22<-12 dB;在94 GHz处,噪声系数为8 dB,增益为14.75 dB,输出1 dB压缩点功率为-7.9 dBm;在1.8 V供电电压下,整个电路的功耗为14.42 mW。该放大器具有低噪声、低功耗的特点。     

一种用于超宽带接收机的CMOS可变增益低噪声放大器

本文介绍一种符合中国超宽带应用标准的工作频率范围为4.2-4.8 GHz的CMOS可变增益低噪声放大器(LNA)。文章主要描述了LNA宽带输入匹配的设计方法和低噪声性能的实现方式,提出一种3位可编程增益控制电路实现可变增益控制。该设计采用0.13-μm RF CMOS工艺流片,带有ESD引脚的芯片总面积为0.9平方毫米。使用1.2 V直流供电,芯片共消耗18 mA电流。测试结果表明,LNA最小噪声系数为2.3 dB,S(1,1)小于-9 dB,S(2,2)小于-10 dB。最大和最小功率增益分别为28.5 dB和16 dB,共设有4档可变增益,每档幅度为4 dB。同时,输入1 dB压缩点是-10 dBm,输入三阶交调为-2 dBm。     

无线接收机中低噪声放大器的设计与仿真

无线通信系统对接收机的性能提出了更高的要求。低噪声放大器能降低系统的噪声和提高接收机灵敏度,是接收系统的关键部件。设计的LNA应用于接收机前端,工作频率为2.575GHz～2.625GHz,噪声系数小于0.9dB,带内增益大于16dB,输入输出电压驻波比小于1.5。结合相关设计理论,利用集成芯片MGA632P8,完成了电路设计并通过ADS2008对MGA632P8的S2P模型进行了仿真和优化。结果表明:采用此方案设计的LNA增益约为16.5dB,噪声系数约为0.7dB,输入输出驻波比约为1.5,性能稳定,输入、输出匹配良好,符合接收机对LNA指标的要求。     

基于噪声抵消技术的超宽带低噪声放大器

实现了一款超宽带低噪声放大器( UWB LNA)。该UWB LNA由输入级、中间级和输出级组成。在输入级,采用两个共栅配置构成了噪声抵消技术,减少了噪声,在此结构基础上进一步采用了跨导增强技术,提高了增益。同时插入的电感Lin提高了LNA在宽带范围内的增益平坦度。中间级放大器,在漏极并联电感产生零点,提高了LNA的带宽。输出级为源极跟随器,较好实现了LNA的阻抗匹配。基于0.18μm TSMC CMOS工艺仿真验证表明,在4 GHz~10 GHz频带范围内,电压增益( S21)为(19.2±0.3)dB,噪声系数(NF)介于2.1 dB~2.4 dB之间,输入、输出反射系数(S11、S22)均小于-10 dB。在9 GHz时,输入三阶交调点(IIP3)达到-7 dBm。在1.8 V的电源电压下,功耗为28.6 mW。     

S波段雷达接收机前端低噪声放大器

采用0.35μm SiGe BiCMOS工艺设计了用于S波段雷达接收机前端电路的低噪声放大器。对于现代无线接收机来说,其动态范围和灵敏度很大程度上都取决于低噪声放大器的噪声性能和线性度。相对于CMOS工艺来说,SiGe BiCMOS工艺具有更高的截止频率、更好的噪声性能和更高的电流增益,非常适合微波集成电路的设计。该低噪声放大器采用三级放大器级联的结构以满足高达30dB的增益要求。在5V的电源电压下,满足绝对稳定条件,在3GHz-3.5GHz频段内,功率增益为34.5dB,噪声系数为1.5dB,输出1dB功率压缩点为11dBm。     

Theoretical Analysis of a Low Dispersion SiGe LNA for Ultra-Wideband Applications

We demonstrate a low dc power consumption SiGe heterojunction bipolar transistor (HBT) low noise amplifier (LNA) for ultra-wideband (UWB) applications covering the 0.5GHz to 10GHz band. Using theoretical analysis, the dominant design factor for low group delay variation is identified and applied to UWB LNA design. The implemented SiGe LNA achieves a gain of 13dB, a minimum noise figure of 3.3dB, and an IIP3 of$-$7.5dBm between 0.5GHz and 10GHz, while consuming a dc power of only 9.6mW. This SiGe UWB LNA exhibits less than 22ps of uniform group delay variation over the entire band. To the best of the authors' knowledge, this is the first attempt to analyze the effects of group delay variation on the operation of wideband LNAs.     

Single-Ended and Differential Ka-Band BiCMOS Phased Array Front-Ends

Single-ended and differential phased array front-ends are developed for Ka-band applications using a 0.12 mum SiGe BiCMOS process. The phase shifters are based on CMOS switched delay networks and have 22.5deg phase resolution and <4deg rms phase error at 35 GHz, and can handle +10 dBm of RF power (P_1dB) with a 3rd order intermodulation intercept point (IIP3) of +21 dBm. For the single-ended design, a SiGe low noise amplifier is placed before the CMOS phase shifter, and the LNA/phase shifter results in 11 plusmn 1.5 dB gain and <3.4 dB of noise figure (NF), for a total power consumption of only 11 mW. For the differential front-end, a variable gain LNA is also developed and shows 9-20 dB gain and <1deg rms phase imbalance between the eight different gain states. The differential variable gain LNA/phase shifter consumes 33 mW, and results in 10 + 1.3 dB gain and 3.8 dB of NF. The gain variation is reduced to 9.1 plusmn 0.45 dB with the variable gain function applied. The single-ended and differential front-ends occupy a small chip area, with a size of 350 times 800 mum² and 350 times 950 mum2, respectively, excluding pads. These chips are competitive with GaAs and InP designs, and are building blocks for low-cost millimeter-wave phased array front-ends based on silicon technology.     

一种用于地面和有线接收机的宽带低噪声放大器

提出并设计了一种用于数字电视接收调谐芯片的宽带低噪声放大器.该设计采用0.35μm SiGe BiCMOS工艺,器件的主要性能为:增益等于18.8dB,增益平坦度小于1.4dB,噪声系数小于5dB,1dB压缩点为-2dBm,输入三阶交调为8dBm.在5V供电的情况下,直流功耗为120mW.     

一种低噪声SiGe微波单片放大电路

介绍了一种利用SiGe技术制作的低噪声SiGe微波单片放大电路(MMIC)。该电路以达林顿结构的形式级联,由两个异质结双极型晶体管(HBT)和4个电阻组成;HBT采用准自对准结构,其SiGe基区为非选择性外延。在1 GHz频率下,电路噪声为1.59 dB,功率增益为14.3 dB,输入驻波比为1.6,输出驻波比为2.0。     

一种SiGe低噪声放大器测试基座的研究

对SiGe低噪声放大器(LNA)的测试技术进行了探索,开发出适合SiGe低噪声放大器的可插拔测试基座。通过对商业样品的增益G(S21)、增益平坦度、带宽、回波损耗(S11和S22)、反向隔离度(S12)1、dB压缩点(P1dB),三阶互调节点(IP3)和噪声系数(NF)等参数的测试,验证了测试系统的准确性。对所开发的单片SiGe低噪声放大器进行了测试,获得了准确的测试数据,准确表征了SiGe低噪声放大器的性能。     

Noise modeling and SiGe profile design tradeoffs for RFapplications [HBTs]

This paper investigates SiGe profile design tradeoffs for low-noise RF applications at a given technology generation (i.e., fixed minimum feature size and thermal cycle). An intuitive model relating structural parameters and biases to noise parameters is used to identify the noise limiting factors in a given technology. The noise performance can be improved by pushing more Ge into the base and creating a larger Ge gradient in the base. To maintain the SiGe film stability, the retrograding of the Ge into the collector has to be reduced, leading to a stronger f_T-I_C roll-off at high injection. Two low-noise profiles were designed and fabricated explicitly for improving minimum noise figure (NF_min) without sacrificing gain, linearity, frequency response, or the stability of the SiGe strained layer. A 0.2 dB NF_min was achieved at 2.0 GHz with an associated gain (G_assoc) of 13 dB     

350～470MHz的SiGe BiCMOS低噪声放大器

给出了一个基于AMS0.35μmSiGe BiCMOS工艺的低噪声放大器(LNA),主要应用于Witone数字集群移动通信系统手持机中。该低噪声放大器采用单端发射极电感反馈的共发共基管联结构,工作频率范围为350～470MHz。在3.3V的电源电压下的测试结果为:最小噪声系数1.45dB,增益19.3dB,输入1dB压缩点-19.5dBm,消耗电流3.8mA。     

基于SiGe工艺的高增益射频功率放大器

基于0.13μm SiGe HBT工艺,设计应用于无线局域网(WLAN)802.11b/g频段范围内的高增益射频功率放大器.该功放工作在AB类,由三级放大电路级联构成,并带有温度补偿和线性化的偏置电路.仿真结果显示:功率增益高达30dB,1dB压缩点输出功率为24dBm,电路的S参数S11在1.5～4GHz大的频率范围内均小于-17dB,S21大于30dB,输出匹配S22小于-10dB,S12小于-90dB.最高效率可达42.7%,1dB压缩点效率为37%.