用于40Gb/s光接收机的0.2μm GaAs PHEMT分布放大器

利用0.2μm GaAs PHEMT工艺实现了40Gb/s光接收机中的前置放大器. 该放大器采用有源偏置的七级分布放大器结构,3dB带宽超过40GHz,输入输出反射损耗小于-10dB,跨阻增益为45.6dBΩ,最小等效输入噪声电流密度为22pA／Hz,功耗为300mW,可有效地应用于40Gb/s光接收机中.     

用于40Gb/s光接收机的0.2μm GaAs PHEMT分布放大器

利用0.2μm GaAs PHEMT工艺实现了40Gb/s光接收机中的前置放大器.该放大器采用有源偏置的七级分布放大器结构,3dB带宽超过40GHz,输入输出反射损耗小于一10dB,跨阻增益为45.6dBΩ,最小等效输入噪声电流密度为22pA/√Hz,功耗为300mW,可有效地应用于40Gb/s光接收机中.     

单片分布式放大器的研制

采用0.15μm GaAs pHEMT工艺,研制了单级和两级两种结构的微波毫米波单片分布式放大器.在设计中采用电阻-电容结构代替传统分布式放大器中的终端电阻以降低直流功耗,在输入端加入短路线增强静电保护.根据应用需求设计了相应的放大器电路结构,实现了两种分布式放大器,比较了这两种结构在增益与功率容限方面的特点.第1种分布式放大器采用单级四管结构,在10～40GHz频段内,增益为(9.4±1.1)dB,1dB压缩点最大输出功率为21.5dBm;第2种分布式放大器采用两级双管级联结构,在15～40GHz频段内,增益为(12.2±1.4)dB,1dB压缩点最大输出功率为17dBm.     

0.82～2.2GHz高线性功率驱动放大器设计

用Jazz0.35μmSiGe BiCMOS工艺设计了一个宽带、高线性和增益可调的功率驱动放大器。放大器采用两级级联结构,第一级采用差分结构,双端输入单端输出,第二级采用单端输入单端输出的共发射极放大结构,在3.3V电源电压下,放大器带宽达到0.82-2.2GHz,高增益模式下放大器小信号增益为29.7±1.3dB,低增益模式下小信号增益为19.7±0.9dB,输出1dB压缩点大于13.7dBm,总的直流电流小于20mA。     

44GHz HEMT混合功率放大器

我们实验室研制的0.25μm栅长掺杂沟道PHEMT,在毫米波频率下已显示出优良的功率性能,44GHz下的输出功率密度和功率附加效率分别为0.93W/mm和41％,用这些器件已研制出两种Q波段混合功率放大器。二级放大器输出功率为108mW,相应功率增益为9.5dB,功率附加效率为26.5％;三级放大器输出功率达251mW,功率增益为13.6dB,功率附加效率为26.8％。当加上不同偏压时,三级放大器的峰值效率可达31.3％。这两种放大器的线性增益分别为12dB和20dB。这些结果清楚地表明这些器件能够用于毫米波发射器。     

全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器

采用两级放大结构,利用光纤环形镜(FLM)并结合两根光纤光栅(FBG)进行增益平坦和增益控制,搭建了全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器,实验测试了放大器的输出性能。放大器最大输出功率为1.399 W。在1535~1547nm范围内,增益不平坦度为±0.75dB。研究了信道在小功率和大功率信号输入条件下,放大器的增益控制特性,当信道2的功率在-33.7dBm~-2.5dBm和-14.8dBm~16.4dBm范围内变化时,剩余信道1的增益漂移范围可以分别达到0.04dB和0.06dB。     

Ku波段GaN T/R一体多功能MMIC的研制

<正>首次研制了国内第一块Ku波段GaN T/R一体多功能全单片芯片,该芯片集成了T/R的接收通道和发射通道。接收通道含功率输出开关、前级低噪声放大器、5位数字衰减器、后级低噪声放大器、小信号开关和5位数字移相器;发射通道含5位数字移相器、小信号开关、驱动放大器、功率放大器和功率开关,如图1所示。在16~17 GHz工作频率内测得接收通道增益≥20±0.5 dB,噪声系数≤3.5 dB;发射通道增益约44 dB,饱和功率41 dBm(脉冲宽度100μs,10%占空比),功率附加效率约30%。在芯     

10Gb/s GaAs PHEMT高增益光接收机前置放大器

基于南京电子器件研究所0.5μm GaAs PHEMT工艺,研制了一种高增益级联式光接收机前置放大器，作为前级的跨阻抗放大器的-3dB带宽为10GHz,小信号增益为9dB； 作为后级的分布式放大器的-3dB带宽接近20GHz,小信号增益为12dB； 级联前置放大器小信号增益达21.3dB,跨阻增益为55.3dBΩ,在输入10Gb/s非归零伪随机二进制序列下,放大器输出眼图清晰、对称、信噪比优于跨阻放大器,分布放大器不能校正的输入波形失真也得到显著改善。     

10Gb/s GaAs PHEMT高增益光接收机前置放大器

基于南京电子器件研究所0.5μm GaAs PHEMT工艺,研制了一种高增益级联式光接收机前置放大器.作为前级的跨阻抗放大器的-3dB带宽为10GHz,小信号增益为9dB;作为后级的分布式放大器的-3dB带宽接近20GHz,小信号增益为12dB;级联前置放大器小信号增益达21.3dB,跨阻增益为55.3dBΩ,在输入10Gb/s非归零伪随机二进制序列下,放大器输出眼图清晰、对称、信噪比优于跨阻放大器,分布放大器不能校正的输入波形失真也得到显著改善.     

一种10 Gbit/s光接收机前置放大器

基于0.18 μm BiCMOS工艺,设计了一种适用于光纤通信的10 Gbit/s光接收机前置放大器。电路由跨阻放大器、两级可变增益放大器、缓冲器、直流偏移消除电路、峰值探测器和自动增益控制环路组成。跨阻放大器采用并联-并联负反馈结构,在满足增益、带宽要求前提下实现低噪声特性。后级放大器引入了增益可变控制,获得宽输入动态范围,同时采用电容简并技术提升带宽。版图后仿真结果表明,在小信号光电流输入下,放大器的差分跨阻增益为10.7 kΩ,-3 dB带宽为7.4 GHz,平均等效输入噪声电流密度为16.9 pA/Hz。可调增益范围在25.2~80.6 dBΩ内,输入动态范围超过40 dB。在3.3 V电压下,静态功耗为166 mW,版图尺寸为764 μm540 μm。     

应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

高效率X波段GaN MMIC功率放大器的研制

突破了GaN MMIC功率放大器的设计、制造、测试等关键技术,研制成功X波段GaN MMIC功率放大器。设计及优化了电路拓扑结构及电路参数,放大器芯片采用了国产外延材料及标准芯片制作工艺。单片功率放大器包含两级放大电路,采用了功率分配及合成匹配电路,输入输出阻抗均为50Ω。制作了微波测试载体及夹具,最终实现了X波段GaN MMIC功率放大器微波参数测试。在8.7～10.9 GHz频率范围内,该功率放大器输出功率大于16 W,功率增益大于14 dB,增益波动小于0.4 dB,输入驻波比小于2∶1,功率附加效率大于40%,带内效率最高达52%。     

毫米波大动态宽带单片低噪声放大器

利用0.25μmGaAsPHEMT低噪声工艺,设计并制造了2种毫米波大动态宽带单片低噪声放大器。第1种为低增益大动态低噪声放大器,单电源+5V工作,测得在26～40GHz范围内,增益G=10±0.5dB,噪声系数NF≤2.2dB,1分贝压缩点输出功率P1dB≥15dBm;第2种为低压大动态低噪声放大器,工作电压为3.6V,静态电流0.6A(输出功率饱和时,动态直流电流约为0.9A),在28～35GHz范围内,测得增益G=14～17dB,噪声系数约4.0dB,1分贝压缩点输出功率P1dB≥24.5dBm,最大饱和输出功率≥26.8dBm,附加效率约10%～13.6%。结果中还给出了2种放大器直接级联的情况。     

基于实频技术的超宽带GaN功率放大器研究

针对Lange耦合器在超宽带功率放大器中的应用,设计了一款基于实频技术的超宽带GaN功率放大器.匹配网络采用微带结构,应用微波CAD软件对所设计的电路进行仿真和优化,工作带宽为2～4 GHz,放大器增益大于26 dB,增益平坦度±0.3 dB,输出功率达到40 dBm,PAE大于25％.使用相对介电常数为3.38、厚度为0.508mm的介质基板实现该放大器,可广泛应用于通信领域.     

A 20 GHz Band 0.5 W GaAs FET Amplifier for Satellite Communications

GaAs FET amplifier modules for 20 GHz band satellite communications have been developed using newly developed power FETs. The deep recess gate structure was adopted in the power FET, which improved both power output capability and power gain. Power added efficiency of 22 percent with more than 1 W power output has been achieved with 3 mm gate width FETs. The amplifier modules containing two-stage internally matched FET's can be hermetically sealed in metal packages. The modules had 8.4-8.9 dB linear gain in the 17.7-18.8 GHz band and 7.9-8.4 dB linear gain in the 18.5-19.6 GHz band. The power output at 1 dB gain compression point was more than 0.5 W. The third-order intermodulation distortion ratio was 81-83 dB at 18.2 GHz and 77-80 dB at 18.9 GHz, when individual output signal power was -4 dBm.     

21~28GHz波段平衡式放大器

采用OMM IC的0.2μm PHEM T工艺设计了工作在21~28 GH z的平衡式放大器。正交耦合电桥采用兰格电桥。兰格电桥和平衡式放大器的在片测试结果和仿真结果基本吻合,平衡式放大器在21~28 GH z的增益为18~20 dB,输入和输出回波损耗小于-20 dB,在26 GH z处的输出1 dB压缩点功率为21 dBm。     

Fabrication of Transimpedance Amplifier Module and Post‐Amplifier Module for 40 Gb/s Optical Communication Systems

The design and performance of an InGaAs/InP transimpedance amplifier and post amplifier for 40 Gb/s receiver applications are presented. We fabricated the 40 Gb/s transimpedance amplifier and post amplifier using InGaAs/InP heterojunction bipolar transistor (HBT) technology. The developed InGaAs/InP HBTs show a cut‐off frequency (f_T) of 129 GHz and a maximum oscillation frequency (f_max) of 175 GHz. The developed transimpedance amplifier provides a bandwidth of 33.5 GHz and a gain of 40.1 dBΩ. A 40 Gb/s data clean eye with 146 mV amplitude of the transimpedance amplifier module is achieved. The fabricated post amplifier demonstrates a very wide bandwidth of 36 GHz and a gain of 20.2 dB. The post‐amplifier module was fabricated using a Teflon PCB substrate and shows a good eye opening and an output voltage swing above 520 mV.     

数字硅MOSFET微波特性的研究

利用国内先进的 0 .6μm数字 Si-MOS工艺 ,设计了射频 MOSFET,并研究了其 DC和微波特性 :I-V曲线、S参数、噪声参数和输出功率。研究发现 ,数字电路用 Si MOSFET的频率响应较高 :频率为 1 GHz时功率增益可达 1 0 d B,2 GHz时为 8d B,4GHz时为 5 d B。 1 .8GHz时 ,1分贝压缩输出功率 1 2 .8d Bm,饱和输出功率可达 1 8d Bm,且最小噪声系数为 3 .5 d B。用提取的参数设计并研制了微波 Si MOSFET低噪声放大器 ,以验证MOS器件的微波性能。此放大器由两级级联而成 ,单电源供电 ,输入输出电容隔直。在频率 1 .7～ 2 .2 GHz的范围内 ,测得放大器增益 1 5± 0 .5 d B,噪声系数 N F<3 .8d B,1分贝压缩输出功率 1 2 d Bm;在频率 1 .5～ 2 .5 GHz的范围内 ,放大器增益大于 1 3 d B。     

Ka波段5W GaAs PHMET功率MMIC

报道了一款采用0.15μm GaAs功率MMIC工艺研制的Ka波段功率放大器芯片。芯片采用四级放大拓扑结构,在29～32GHz频带范围内6V工作条件下线性增益25dB,线性增益平坦度小于±0.75dB;饱和输出功率大于5W,饱和效率大于20%,功率增益大于22dB;1dB压缩点输出功率大于36.5dBm,效率大于18%。     

A design technique for a 60 GHz-bandwidth distributed basebandamplifier IC module

A DC-60 GHz, 9 dB distributed amplifier IC module is fabricated with 0.15 μm InAlAs-InGaAs low-noise HEMTs with 155 GHz f_T and 234 GHz f_max. The device is mounted in a metal package with 1.8 mm coaxial cable signal interfaces. The package is specially designed using three-dimensional electromagnetic field analyses, resulting in very flat frequency characteristics of the module within 1.5 dB gain ripples over the entire bandwidth. A multichip module loaded with two amplifier ICs in cascade is also fabricated, and operates at a 17.5 dB gain from 60 kHz to 48 GHz. The 1 dB gain compression output power is about 5 dBm for both modules. The noise figure of the single-chip module is approximately 4 dB over a 10-40 GHz frequency range