基于70 nm InP HEMT工艺的230～250 GHz低噪声放大器设计

基于70 nm InP HEMT工艺,设计了一款五级共源放大级联结构230～250 GHz低噪声太赫兹单片集成电路（TMIC）。该放大器采用扇形线和微带线构成栅极和源极直流偏置网络,用以隔离射频信号和直流偏置信号;基于噪声匹配技术设计了放大器的第一级和第二级,基于功率匹配技术设计了中间两级,最后一级重点完成输出匹配。在片测试结果表明,230～250 GHz频率范围内,低噪声放大器的小信号增益大于20 dB。采用Y因子法对封装后的低噪声放大器模块完成了噪声测试,频率为243～248 GHz时该MMIC放大器噪声系数优于7.5 dB,与HBT和CMOS工艺相比,基于HEMT工艺的低噪声放大器具有3 dB以上的噪声系数优势。     

2～4GHz MMIC低噪声放大器

采用中国电子科技集团公司第十三研究所的GaAs PHEMT低噪声工艺,设计了一款2~4 GHz微波单片集成电路低噪声放大器(MMIC LNA)。该低噪声放大器采用两级级联的电路结构,第一级折中考虑了低噪声放大器的最佳噪声和最大增益,采用源极串联负反馈和输入匹配电路,实现噪声匹配和输入匹配。第二级采用串联、并联负反馈,提高电路的增益平坦度和稳定性。每一级采用自偏电路设计,实现单电源供电。MMIC芯片测试结果为:工作频率为2~4 GHz,噪声系数小于1.0 dB,增益大于27.5 dB,1 dB压缩点输出功率大于18 dBm,输入、输出回波损耗小于-10 dB,芯片面积为2.2 mm×1.2 mm。     

3 mm 频段InP HEMT 低噪声器件研究

通过优化设计材料纵向结构,得到了满足3 mm频段工作的InP外延材料结构,最终采用外延工艺制作了InP外延材料。设计了3 mm频段InP HEMT器件横向结构,确定合适源漏间距和单指栅宽,基于InP外延材料采用自主研发流片工艺,优化了欧姆接触工艺,最终制作成功3 mm频段InP HEMT低噪声器件。测试结果表明,在频率为75～110 GHz,Uds为1.2 V,Ugs为-0.1 V时,InP HEMT单胞器件最大增益大于9 dB,噪声系数1.2 dB。     

基于70nm GaAs MHEMT工艺的W波段低噪声放大器

报道了一种采用电子束直写70nm"Y"型栅工艺制备的GaAs MHEMT器件及W波段低噪声放大器。器件的最大跨导可达到1 050mS/mm,最大电流密度可达650mA/mm。通过小信号S参数测试,可外推其电流增益截至频率fT及最大振荡频率fmax分别达350GHz及470GHz。采用该工艺制备的W波段低噪声放大器,在86~96GHz频段可实现噪声系数小于3dB,增益大于20dB。     

Ka波段单片自偏压低噪声放大器

本文介绍了一款基于0.15μm PHEMT工艺的Ka波段自偏压单片低噪声放大器(LNA)。该款低噪声放大器采用四级级联的电路结构,前两级采用源极电感负反馈同时获得较好的输入驻波和噪声;采用电阻自偏压技术,单电源供电,使用方便。该款低噪声放大器在26~40GHz频段内增益为22±1dB,噪声优于3dB;在36GHz处噪声优于2.5dB。芯片尺寸为2.0mm×1.0mm×0.1mm。     

GaAs低噪声放大器的抗静电设计

基于提升GaAs低噪声放大器(LNA)的抗静电(ESD)能力的需求,且实现器件小型化轻量化,设计了一种S波段GaAs低噪声放大器的ESD防护电路,该电路利用1/4波长线的微波特性,通过1/4波长微带线并联在GaAs芯片的输入输出端,瞬态二极管(TVS)并联在芯片的电源端,不改变器件原有封装尺寸的条件下构成保护结构.基于ESD人体模型,运用静电模拟仪器对低噪声放大器进行了模拟试验,并对其性能进行了测试.结果表明,在6.5 mm×6.5 mm×2.4 mm的封装尺寸下,器件的抗静电能力从250 V提高到了1 000 V,在频率为2.6～3.7 GHz,带内增益大于25 dB,增益平坦度小于-±0.5 dB,噪声系数小于1.5 dB,满足高可靠领域应用的要求.     

（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。     

X波段低温低噪声宽带放大器的研究

阐述利用HEMT微波器件在低温下噪声显著降低的特性,研制X波段低温低噪声放大器的过程.分析了在低温下HEMT器件良好的噪声特性和微带线插损显著降低的特点.采用微波宽带匹配技术,设计并制作出宽带低温低噪声放大器.在液氮温区,其主要性能指标为:工作频率8～10GHz,增益＞26dB,噪声系数≤0.4dB.     

一款130～140GHz MMIC低噪声放大器

基于90 nm栅长的InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款工作于130 ～140 GHz的MMIC低噪声放大器(LNA).该款放大器采用三级级联的双电源拓扑结构,第一级电路在确保较低的输入回波损耗的同时优化了放大器的噪声,后两级则采用最大增益的匹配方式,保证了放大器具有良好的增益平坦度和较小的输出回波损耗.在片测试结果表明,在栅、漏极偏置电压分别为-0.25 V和3V的工作条件下,该放大器在130～ 140 GHz工作频带内噪声系数小于6.5 dB,增益为18 dB±1.5 dB,输入电压驻波比小于2:1,输出电压驻波比小于3:1.芯片面积为1.70 mm×1.10 mm.该低噪声放大器有望应用于D波段的收发系统中.     

用于5.8G网络的高增益低噪声放大器设计

设计了一款适用于5.8G网络的高增益低噪声放大器,采用两级低噪声放大器级联的形式提高放大器的增益参数,进行了放大器输入端、输出端和级间阻抗匹配。采用ATF-551M4作为核心器件,使用ADS软件实现放大器直流偏置电路设计、稳定性设计及阻抗匹配电路设计,并且进行了两级低噪声放大器的联合仿真以及PCB版图设计。测试结果表明在5.725～5.825 GHz的工作频率范围内,低噪声放大器的噪声系数小于1.1 dB,增益大于20 dB,输入输出回波损耗小于-10 dB。     

InAlAs/InGaAs/InP基PHEMTs小信号建模及低噪声应用

利用改进的小信号模型对采用100nmInAlAs/InGaAs/InP工艺设计实现的PHEMTs器件进行建模, 并设计实现了一款W波段单片低噪声放大器进行信号模型的验证。为了进一步改善信号模型低频S参数拟合差的精度, 该小信号模型考虑了栅源和栅漏二极管微分电阻, 在等效电路拓扑中分别用Rfs和Rfd表示.为了验证模型的可行性, 基于该信号模型研制了W波段低噪声放大器单片.在片测试结果表明:最大小信号增益为14.4dB@92.5GHz, 3dB带宽为25GHz@85-110GHz.而且, 该放大器也表现出了良好的噪声特性, 在88GHz处噪声系数为4.1dB, 相关增益为13.8dB.与同频段其他芯片相比, 该放大器单片具有宽3dB带宽和高的单级增益.     

基于AlN/GaN异质结的Ka波段GaN低噪声放大器研制

报道了基于AlN/GaN异质结的Ka波段低噪声放大器的研制结果。在SiC衬底上生长AlN/GaN异质结材料结构,采用电子束直写工艺制备了栅长70 nm的"T"型栅结构。器件最大电流密度为1.50 A/mm,最大跨导为650 mS/mm,通过S参数测试外推特征频率和最大频率分别为105 GHz和235 GHz。基于70 nm工艺制备的自偏压三级低噪声放大器,在33~40 GHz小信号增益大于27 dB,典型噪声系数为1.5 dB。     

InAlAs/InGaAs/InP基PHEMTs小信号建模及低噪声应用（英文）

利用改进的小信号模型对采用100nmInAlAs/InGaAs/InP工艺设计实现的PHEMTs器件进行建模,并设计实现了一款W波段单片低噪声放大器进行信号模型的验证。为了进一步改善信号模型低频S参数拟合差的精度,该小信号模型考虑了栅源和栅漏二极管微分电阻,在等效电路拓扑中分别用Rfs和Rfd表示.为了验证模型的可行性,基于该信号模型研制了W波段低噪声放大器单片.在片测试结果表明:最大小信号增益为14.4dB@92.5GHz,3dB带宽为25GHz@85-110GHz.而且,该放大器也表现出了良好的噪声特性,在88GHz处噪声系数为4.1dB,相关增益为13.8dB.与同频段其他芯片相比,该放大器单片具有宽3dB带宽和高的单级增益.     

宽带低噪声放大器单片微波集成电路

从行波放大器设计理论出发,研制了一款基于低噪声GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计的2~20 GHz单片微波集成电路(MMIC)宽带低噪声放大器。该款放大器由九级电路构成。为了进一步提高放大器的增益,采用了一个共源场效应管和一个共栅场效应管级联的拓扑结构,每级放大器采用自偏压技术实现单电源供电。测试结果表明,本款低噪声放大器在外加+5 V工作电压下,能够在2~20 GHz频率内实现小信号增益大于16 dB,增益平坦度小于±0.5 dB,输出P-1 dB大于14 dBm,噪声系数典型值为2.5 dB,输入和输出回波损耗均小于-15 dB,工作电流仅为63 mA,低噪声放大器芯片面积为3.1 mm×1.3 mm。     

Ka波段GaN单片低噪声放大器研制

报道了Ka波段GaN自偏压低噪声三级放大电路的研制结果。在高Al含量的AlGaN/GaN HEMT外延结构上,采用电子束直写工艺制备了栅长100nm的"T"型栅结构。器件直流测试最大电流密度为1.55A/mm,最大跨导为490mS/mm;小信号测试外推其fT和fmax分别为95GHz及230GHz。采用该工艺制备的自偏压三级放大电路工作电压7V,在33~47GHz小信号增益大于20dB,噪声系数均值在2dB左右,单频点噪声系数可达1.6dB,噪声水平达到GaN器件在该频段的高水平。此外,该单片电路的功耗在560mW左右,带内连续波测试输出P-1>15dBm。     

应用于S波段的高线性低噪声放大器

采用E-mode 0.25um GaAs pHEMT工艺,2.0mm × 2.0mm 8-pin双侧引脚扁平封装,设计了一款应用于S波段的噪声系数低于0.5dB的低噪声放大器。通过采用共源共栅结构、有源偏置网络和多重反馈网络等技术改进了电路结构,该放大器具有低噪声,高增益,高线性等特点,是手持终端应用上理想的一款低噪声放大器。测试结果表明在2.3-2.7GHz内,增益大于18dB,输入回波损耗小于-10dB,输出回波损耗小于-16dB,输出三阶交调点大于36dB。     

低功耗宽带低噪声放大器的设计

分析低噪声放大器的设计原理，采用两级电流复用负反馈结构，基于砷化镓(Gallium Arsenide,GaAs)工艺，利用先进设计系统(Advanced Design System,ADS)软件仿真设计了一款低功耗宽带低噪声放大器芯片，该芯片尺寸仅为1.5 mm×0.9 mm×0.1 mm。通过对芯片性能进行测试，在频带6～12 GHz内，其增益约为23 dB，噪声系数≤1.1 dB，端口回波损耗≥12 dB，输出功率1 dB压缩点P_-1≥10 dBm,+5 V电源端口工作电流为17 mA。     

基于ADS的C波段低噪声放大器的设计

介绍了一种基于ADS的C波段低噪声放大器的设计,同时分析了射频微波低噪声放大器的整体框图、主要指标以及具体的电路设计方法。低噪声放大器是无线通信接收机中的主要组成部分,低噪声放大器指标的好坏直接影响整个接收机的工作状况。该放大器采用射频场效应管ATF-36077作为主要放大器件,同时利用微带线设计了外围匹配电路,利用ADS强大的射频仿真与优化功能,最终实现了一个性能优良的C波段低噪声放大器。最后设计的放大器在3.7GHz⁴.2GHz增益为11dB,噪声系数为0.6dB,输入输出驻波比小于1.5。     

Ka波段单片低噪声放大器

利用0.25 μm GaAs PHEMT工艺设计并制作了一种Ka波段低噪声放大器芯片.提出了适用于低噪声放大器的PHEMT器件特征.电路采用四级级联结构.利用微带电路实现输入、输出和级间匹配.通过对电路增益、噪声系数和驻波比等指标进行多目标优化,确定了器件参数.该放大器测试结果为:26.5～36 GHz频段内增益大于20 dB;多数测试点噪声系数小于3 dB,其中34 GHz频点噪声仅为1.94 dB;芯片面积2.88 mm×1 mm.     

S波段低噪声放大器的分析与设计

介绍了S波段低噪声放大器（LNA）的设计原理和流程。对影响电路稳定性和噪声性能的、易被忽视的因素进行了详细分析。文中重点分析实际电路可能产生的非连续性、寄生参数效应等因素对电路各个性能指标的影响，并针对这些因素进行了软件仿真计算，最后给出了放大器的仿真结果和最终的微带电路。放大器设计为两极结构，采用GaAsFET器件和双电源电路设计形式，达到了预定的技术指标，工作带宽2．0～4．0GHz，增益G〉22dB，噪声系数NF〈0．7dB。