IEEE 802.11a发射前端可变增益放大器和前置功率放大器的研究

本文介绍了用于单片集成IEEE 802.11a发射前端的5.2GHz可变增益放大器和前置功率放大器。本设计采用50GHz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,芯片面积为1.12×1.25mm2。可变增益放大器由5个控制字控制,可变增益范围为34dB,并在-30°C 到 85°C范围内具有较好的温度补偿效果。前置功率放大器采用差分输入、单端输出的结构,负载采用5.2GHz电感电容并联谐振电路。两个电路的总增益最大为29dB,OIP3为11dBm。在2.85V供电条件下,总功耗电流为45mA。     

使用双栅MES FET自本振混频器的12GHz接收机

本文报导的混合集成12GHz接收机电路由两个单栅FET构成前置放大器,一个双栅FET构成振荡器和混频器。电路含有全接收机功能,包括镜频抑制、中频匹配、振荡器稳频和全部FET偏置电路。电路中没有中频放大器。接收机集成在25.4×50.8mm~2氧化铝基片上。在400MHz带宽内变频增益达12～18dB,最佳噪声系数为4.5～5dB。     

12GHz波段GaAs双栅MESFET单片混频器

研制了用于直播卫星接收机的12GHz波段GaAs双栅MESFET单片混频器。为了缩小芯片面积,把一个缓冲放大器直接与混频器的中频端口连接,而不采用中频匹配电路。混频器和缓冲放大器分开制造在两个芯片上,以便单独测量。混频器芯片尺寸为0.96×1.26mm~2,缓冲放大器芯片尺寸为0.96×0.60mm~2。混频器的双栅FET,以及缓冲放大器的单栅FET的电极间距很小。栅长和栅宽各1μm和320μm。在11.7～12.2GHz,带有缓冲放大器的混频器提供转换增益为2.9±0.4dB,单边带噪声系数12.3±0.3dB。本振(LO)频率为10.8GHz。低噪声变频器由单片前置放大器、镜象抑制滤波器,以及单片中频放大器与混频器连接构成。在同一频段,变频器提供转换增益为46.8±1.5dB,单边带噪声系数为2.8±0.2dB。     

20GHz卫星通讯用的二极单片缓冲放大器

本文描述了20GHz卫星通讯用的二级GaAs单片缓冲放大器的设计、制造和测试结果。从1.5×1.5mm芯片上得到17.7～20.2GHz内13±0.75dB的增益、在这个芯片面积上还包括一切必需的偏置和隔直电路。     

（英）D波段InP基高增益、低噪声放大芯片的设计与实现

利用90-nm InAlAs/InGaAs/InP HEMT工艺设计实现了两款D波段（110~170 GHz）单片微波集成电路放大器。两款放大器均采用共源结构,布线选取微带线。基于器件A设计的三级放大器A在片测试结果表明：最大小信号增益为11.2 dB@140 GHz,3 dB带宽为16 GHz,芯片面积2.6×1.2 mm2。基于器件B设计的两级放大器B在片测试结果表明：最大小信号增益为15.8 dB@139 GHz,3dB带宽12 GHz,在130~150 GHz频带范围内增益大于10 dB,芯片面积1.7×0.8 mm2,带内最小噪声为4.4 dB、相关增益15 dB@141 GHz,平均噪声系数约为5.2 dB。放大器B具有高的单级增益、相对高的增益面积比以及较好的噪声系数。该放大器芯片的设计实现对于构建D波段接收前端具有借鉴意义。     

DC～2GHz的GaAs单片反馈放大器

在低频FET放大器中,电阻反馈是一种卓有成效的方法,采用这种方法能同时获得好的超宽带增益平坦度和输入、输出电压驻波比。与简单的匹配电路相结合,这种电阻反馈电路可以设计通用目的实用放大器,其芯片面积要比用通常的匹配技术的芯片面积小得多。本文所描述的电路芯片面积为1.5×1.5mm,频率为5MHz～2GHz,增益为10dB±1dB,极好的输入和输出电压驻波比,饱和输出功率大于+20dBm。最小噪声偏置下的噪声系数近似2dB,相关增益为9dB。     

具有增益均衡功能的新型宽带MMIC放大器

由于行波管"山丘状"功率增益特性需要补偿,提出了具有增益均衡功能的新型宽带单片放大器结构。利用FET作可调元件的嵌入式低损无源滤波网络实现了增益均衡功能。设计中采用了有别于传统的分布放大器形式,选择了高效率高增益级联型单级分布放大器结构。研制出的嵌入增益均衡滤波网络的三级级联型单级分布放大器,在6～14GHz频带范围内,仅使用5个0.25×120μmp HEMT,小信号增益15.5±1.3dB;输入输出反射损耗<-10dB;NF<8dB;频带中部引入的电调衰减幅度超过7dB。芯片面积为2.48mm×1.25mm。验证了此新型电路结构的可行性。     

12GHz频段GaAs双栅MESFET单片混频器

用于直播卫星接收机中的12GHz频段GaAs双栅MESFET单片混频器已经研制成功。为了减小芯片尺寸,缓冲放大器直接连在混频器的中频输出端后面,而不采用中频匹配电路。混频器和缓冲器制作在各自的芯片上,以便能分别测量。混频器芯片尺寸是0.96×12.6mm,缓冲器芯片尺寸是0.96×0.60mm。用于混频器的双栅FET和用于缓冲器的单栅FET都具有间隔紧密的电极结构。栅长和栅宽分别是1μm和320μm。带有缓冲放大器的混频器在11.7～12.2GHz射频频段提供2.9±0.4dB变频增益和12.3±0.3dB单边带(SSB)噪声系数。本振频率是10.8GHz。将一个单片前置放大器、一个镜象抑制滤波器和一个单片中频放大器与混频器连接起来构成低噪声变频器。变频器在上述频段内提供46.8±1.5dB的变频增益和2.8±0.2dB单边带噪声系数。     

基于InP基HEMTs的W波段高增益低噪声放大MMIC

本文基于自主研发的InP基高电子迁移率晶体管工艺设计并制作了一款W波段单级低噪声放大单片毫米波集成电路。共源共栅拓扑结构和共面波导工艺保证了该低噪声放大器紧凑的面积和高的增益,其芯片面积为900 μm×975 μm,84 GHz-100 GHz频率范围内增益大于10 dB,95 GHz处小信号增益达到最大值为15.2 dB。根据调查对比,该单级放大电路芯片具有最高的单级增益和相对高的增益面积比。另外,该放大电路芯片在87.5 GHz处噪声系数为4.3 dB,88.8 GHz处饱和输出功率为8.03 dBm。该低噪声放大器芯片的成功研制对于构建一个W波段信号接收前端具有重要的借鉴意义。     

S 频段pHEMT 双通道低噪声放大器芯片的设计

采用GaAs 0.13μmp HEMT MMIC流片工艺设计和制作了一种S频段双通道低噪声放大器芯片,芯片内部集成了两个低噪声放大器通道、一级单刀双掷(SPDT)开关和一个晶体管-晶体管逻辑(TTL)电平转换电路。低噪声放大器电路采用一级共源共栅场效应管(Cascode FET)结构实现,使其具有比单管更高的增益,简化了芯片拓扑,降低了芯片设计难度。经流片测试,在1.9~2.1GHz的工作频带内,芯片噪声系数优于1.4dB,增益大于22.5dB,输入驻波优于1.8,输出驻波优于1.4,输出1dB压缩点(P1dB)为10dBm。大量芯片样本在片测试统计数据表明该低噪声放大器成品率大于90%,性能指标优于目前同类商业芯片指标。     

GaAs单片集总元件多级微波放大器

本文报导了用于RF和DC电路中用真正的集总元件实现的四级直接级联GaAs FET单片前置放大器芯片的成功进展。设计的芯片全部自偏置,而且芯片上包括了所有工作需要的、从单一漏电源供电的DC电路。设计基于平面结构的栅长标称为1μm叉指型的FET图形。器件制作采用选择离子注入工艺,制成的芯片面积是0.060×0.110in,厚0.015in。芯片给出大于20dB增益,带宽为2GHz,中心频率接近7GHz,已达到的噪声系数是6dB,输出功率在1dB增益压缩点上的典型值是+8dBm,三级互调截止点接近+20dBm。     

星载高灵敏度平衡光电探测器研究

设计了一种由平衡光电二极管芯片和跨阻放大器混合集成的星载高灵敏度平衡光电探测器。平衡光电二极管芯片采用双InP-InGaAs光电二极管单元单片集成的内平衡结构,以降低芯片自身噪声,提高探测器灵敏度。通过Cadence仿真软件对集成了正负双向电流输入电路、自动增益控制电路和反相器型输入电路的闭环放大器结构进行了仿真,得到等效噪声功率、带宽和增益三者之间的关系,制作出适配平衡光电二极管芯片的跨阻放大器。搭建1.55μm激光测试系统对研制的探测器进行性能测试,结果显示,其3dB带宽为1.58GHz,等效噪声功率密度为5.96pW/Hz1/2,共模抑制比为42.04dB(@DC～1.58GHz),在相干激光通信系统中的接收灵敏度达到-61dBm。     

面向太赫兹辐射计应用的宽带接收机芯片

设计一款工作在W波段的辐射计SOC芯片。该芯片采用商用0.1μm栅长的GaAs pHEMT工艺;内部集成低噪声放大器,IQ输出的零中频电阻混频器以及6倍频本振链。测试结果显示,该芯片工作频率为85～110 GHz,中频带宽大于10 GHz,本振需求低于16 GHz&6 dBm;工作频带内整个接收机电路的变频增益大于7 dB,特别在98～105 GHz频带内平坦度优于±0.5 dB。此外,该芯片实现了优于35 dBc的镜频抑制,极大降低了接收电路前级滤波器的需求。     

L波段低噪声场效应管放大器

介绍了利用CAD技术优化设计的L波段微带低噪声场效应管放大器.在频率为1.22—1.42GHz的范围内,噪声系数≤1.2dB(含隔离器),增益为30.5±0.6dB,电路做在面积为40×60mm~2、介电常数为2.22的Duriod5880基片上.     

2.2～3.7GHz双栅GaAs FET可变增益放大器

<正> 利用GaAs FET双栅芯片,在30×40mm的复合介质基片上,根据计算机优化结果,制作了三级双棚GaAs FET可变增益放大器。在2.2～3.7GHz频率范围内,典型小信号增益大于25dB;在2.5～3.0GHz频段,最高增益为36dB,典型平坦度为±0.7dB。改变第二栅偏置电压,放大器增益连续可变,典型动态增益范围为70dB。该放大器开关时间小于10ns。可用作高速调制器、高速开关。双栅GaAs FET芯片塑料封装,单电源供电(除二栅),使用方便,稳定可靠,初步试用已显示出它具有应用前景。     

具有正斜率增益的GaAs MMIC宽带放大器芯片设计

介绍了一种宽带放大器芯片,该放大器的工作频率覆盖了2～12 GHz,采用砷化镓(GaAs)赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)单片电路工艺实现。在一个宽带负反馈放大器的前面集成了一个幅度均衡器,使放大器的增益在整个带内具有7 dB的正斜率,频率低端(2 GHz)增益为3 dB,高端(12 GHz)为10 dB,输入输出电压驻波比为1.6∶1,饱和输出功率为20 dBm,芯片尺寸为2.0 mm×1.5 mm×0.1 mm。详细描述了电路的设计流程,并对最终的测试结果进行了分析。该芯片具有频带宽、体积小、使用方便的特点,可作为增益块补偿微波系统中随着频率升高而产生的增益损失。     

K波段单片接收机设计

基于0.15μm GaAs PHEMT工艺,设计了一款K波段MMIC接收机,频率覆盖19～26 GHz。在单个芯片内集成了平衡式低噪声放大器、本振驱动放大器、镜像抑制次谐波混频器等电路。在19～26 GHz射频输入带宽内的转换增益为7 dB;噪声系数典型值为4 dB;输入回波损耗-12 dB;镜像抑制15 dB;本振-射频隔离度55 dB。为了降低了芯片成本,采用电磁场仿真软件对电路面积做优化设计,使得芯片面积仅为2 mm×4 mm。此接收机MMIC具有集成度高、可靠性高、体积小等特点,可广泛应用于各种微波通信系统和雷达系统。     

一款W波段GaN HEMT高谐波抑制八次倍频器MMIC

报道了一款采用0.1μm GaN HEMT工艺制作的W波段八次倍频器芯片。该芯片集成了3个二次倍频器和1个驱动放大器。二次倍频器采用有源平衡电路结构以实现较好的功率输出和有效的基波和奇次谐波抑制;驱动放大器采用单级负反馈电路结构,在实现良好输入输出匹配的同时兼顾增益平坦度。最终实现的八次倍频器芯片3 dB工作带宽为16 GHz(84～100 GHz),输出功率大于13 dBm,谐波抑制度大于40 dBc,带内谐波抑制度大于60 dBc。芯片面积3.6 mm×1.7 mm。     

2～6GHz单片宽带功率放大器

南京电子器件研究所应用0.5μm的GaAs离子注入工艺,研制开发了2～6GHz的宽带单片功率放大器,其中的大电容采用高介电常数的电介质制造。放大器的主要性能如下:　　　工作频率/GHz　　　　2～6.7　　　电压驻波比　　　　1.7增益/dB17±1功率附加效率/%24输出功率/dB31芯片面积/mm×mm2.2×22～6GHz单片宽带功率放大器     

2.5Gb/Scmos光接收机跨阻前置放大器

给出了一种利用0.35μm CMOS工艺实现的2.5Gb/s跨阻前置放大器。此跨阻放大器的增益为59 dB*Ω,3dB带宽为2GHz,2GHz处的等效输入电流噪声为0.8×10-22 A2/Hz。在标准的5V电源电压下,功耗为250mW。PCML单端输出信号电压摆幅为200mVp-p。整个芯片面积为1.0mm×1.1mm。