2～6GHz宽带单片功率放大器

宽带GaAs MMIC功率放大器在电子系统和微波通信中得到广泛应用。南京电子器件研究所最近研制成一种2～6GHz宽带功率放大器，具有比较优异的性能。     

6～18 GHz单片级联型单级分布功率放大器设计

级联型单级分布放大器CSSDA是一种新的宽带放大器电路结构,不但具有带宽大、驻波特性好的特点,更具有增益高、易级联的优点。文章在对CSSDA特点分析及其与传统分布式放大器CDA 比较的基础上,讨论了此种电路用于功率放大器设计时的难点与解决办法。在此基础上完成的一种 MMIC pHEMT中功率宽带放大器的设计,使用两个栅长0．25μm、栅宽分别为200μm和600μm 的pHEMT,在6～18 GHz频带内,两级CSSDA型功率放大器的小信号增益14±0．5dB,输入输出驻波比小于2:1,1dB压缩点输出功率400mW。从放大器末级600μm栅宽的器件饱和输出功率为 500mW的能力看,功率密度达到800mW·mm-1,证明了级联型单级分布放大器实现宽带功率放大器的可行性。     

16.5～20GHz PHEMT单片功率放大器

采用南京电子器件研究所的 76 mm Ga As的 PHEMT单片技术 ,进行了 1 6 .5～ 2 0 GHz的 PHEMT MMIC的设计与研制。其中 PHEMT器件选用双平面掺杂 Al Ga As/In Ga As/Ga As PHEMT异质结结构 ,0 .5μm栅长的 76 mm Ga As工艺制作。在 MMIC设计中 ,准确的器件模型是设计 Ku波段单片的关键。为了保证单片研制的成功 ,利用 Agilent软件进行了 PHEMT器件模型的提取。模型可直接应用于 HP- EESOF Libra软件中 ,进行线性和非线性分析。PHEMT单片放大器采用三级有耗匹配放大器拓扑 ,输入和输出端口匹配至 50 Ω,CPW形式引…     

6～27 GHz GaAs宽带功率放大器MMIC

基于90 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺研制了一款6～27 GHz宽带功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。采用预匹配电路降低带内低频段的增益,将宽带电路设计简化为窄带电路设计。采用滤波器匹配网络,将GaAs PHEMT的栅极等效电容和漏极等效电容加入匹配电路中,缩小了宽带功率放大器MMIC的尺寸。在片测试结果表明,该放大器MMIC在6～27 GHz内,增益大于23 dB,增益平坦度约为±0.8 dB,饱和输出功率大于20.9 dBm。放大器MMIC的工作电压为4 V,电流为125 mA,芯片尺寸为1.69 mm×0.96 mm。该宽带功率放大器MMIC有利于降低宽带系统的复杂度和成本。     

2W6～18GHz宽带MMIC功率放大器

运用微波在片测试技术和IC-CAP模型提取软件对总栅宽为850μm PHEMT器件进行了大信号建模,并利用此模型,采用分布式放大器与电抗匹配相结合的方法,制备了一款三级宽带功率放大器。实验测试结果和ADS仿真结果相吻合。其测试结果为:在6～18GHz频段内,平均输出功率Po为33dBm,功率增益Gp在22～24dB之间,功率附加效率PAE在23%～28%之间,输入输出端口电压驻波比VSWR<1.8,稳定性判断因子K>1(在5～19GHz内)。     

8.5GHz～10GHz GaAs准单片功率放大器

文章介绍了一种准单片形式的功率放大器,采用南京电子器件研究所研制的12mm栅宽的GaAs pHEMT功率管芯,设计了准单片电路形式的匹配电路,设计所得的功率放大器在8.5GHz~10GHz频带范围内,输出功率典型值为5W,功率增益大于6dB,相对带宽大于16%,典型功率附加效率为25%,输入电压驻波比小于2.5。     

2~26GHzGaAs单片功率放大器

报道了一个具有低噪声性能的2~26GHz GaAs超宽带单片功率放大器的研究结果,介绍了模型提取、电路设计和单片制作的全过程.放大器采用分布式设计,在超宽带频率范围内增益为6.5±0.5dB,输入输出驻波比小于2.0.在2~20GHz内测得输出功率大于300mW,噪声系数为3.5~5.5dB.单片放大器包括所有匹配、隔直及偏置电路,芯片面积为3.2mm×1.275mm×0.1mm.     

单片行波功率放大器

报道了一个单片行波功率放大器的研究结果。单级放大器电路采用6个栅宽为420μn的GaAsMESFET作为有源器件，通过采用栅串联电容和漏线阻抗渐变技术，在（1-13）GHz频率范围内线性增益为7．5±0．5dB，输出功率大于0．5W，功率附加效率为16％，输入输出驻波比在1．2—2，1之间。采用离子注入、背面通孔等先进工艺制作在厚度为0．1mm的GaAs基片上，芯片面积为3．7mm×1．85mm。将两个这样的芯片级联得到13±1dB的线性增益。     

6～18 GHz宽带GaN功率放大器MMIC

报道了一款采用三级拓扑结构的6～18 GHz宽带单片微波功率放大器芯片.放大器采用了微带结构,并使用电抗匹配进行设计,减小输出匹配电路的损耗和提高效率.经匹配优化后放大器在6～18 GHz整个频带内脉冲输出功率大于6 W,小信号增益达到25 dB,在14 GHz频点处峰值输出功率达到10 w,对应的功率附加效率为21%...     

2～8GHz宽带GaN功率放大器MMIC

基于0.25μm Ga N HEMT工艺,研制了一款两级拓扑放大结构的2~8 GHz宽带功率放大器MMIC(单片微波集成电路)。MMIC所用Ga N HEMT器件结构经过优化,提高了放大器的可靠性和性能;电路采用多极点电抗匹配网络,扩展了放大器的带宽,减小了电路的损耗。测试结果表明,在2~8 GHz测试频带内,在脉冲偏压28 V(脉宽1 ms,占空比30%)时,峰值输出功率大于30 W,功率附加效率大于25%,小信号增益大于24 d B,输入电压驻波比在2.8以下,在6 GHz处的峰值输出功率达到50 W,功率附加效率达到40%;在稳态偏压28 V时,连续波饱和输出功率大于20 W,功率附加效率大于20%。尺寸为4.0 mm×5.0 mm。     

反馈式宽带MMIC放大器的设计与实现

介绍了用Agilent ADS软件设计的一种反馈式GaAs MMIC宽带放大器。采用单级GaAs微波场效应管,电路结构上通过并联负反馈的形式增加带宽,可以覆盖2～18GHz频带,增益大于6dB,输入输出驻波比3∶1;采用5～8V单电源供电,电流35mA,芯片面积1.5mm×1.5mm×0.1mm。具有面积小,使用方便的特点,可以用来补充通道增益,也可以多级级联,用于增益需求比较高的场合,可广泛应用于各种微波系统。     

级联型单级分布式宽带单片功率放大器

报道了一个采用级联型单级分布式结构的宽带单片功率放大器的设计方法和研制结果。文中通过拓扑比较和人工传输线理论研究,分析出该功放设计的难点,并基于仿真实验,给出解决方案。最终研制的两级单片功放在6～18GHz频率范围内线性增益13.5dB,平坦度±1dB,输入输出驻波比均小于2。全频带上,饱和输出功率为300～450mW,功率附加效率大于15%。该宽带单片功率放大器在100mm GaAs MMIC工艺线上采用0.25μm功率pHEMT标准工艺制作,芯片尺寸为2.7mm×1.25mm×0.08mm。     

A 200 MHz 4.8 mW 3 V Fully Differential CMOS Sample-and-Hold Circuit with Low Hold Pedestal

Wide frequency bandwidth has been internationally allocated for unlicensed operation around the oxygen absorption frequency at 60 GHz. A power amplifier and a low noise amplifier are presented as building blocks for a T/R-unit at this frequency. The fabrication technology was a commercially available 0.15 m gallium arsenide (GaAs) process featuring pseudomorphic high electron mobility transistors (PHEMT). Using on-wafer tests, we measured a gain of 13.4 dB and a +17 dBm output compression point for the power amplifier at 60 GHz centre frequency when the MMIC was biased to 3 volts V_dd. At the same frequency, the low noise amplifier exhibited 24 dB of gain with a 3.5 dB noise figure. The AM/AM and AM/PM characteristics of the power amplifier chip were obtained from the large-signal S-parameter measurement data. Furthermore, the power amplifier was assembled in a split block package, which had a WR-15 waveguide interface in input and output. The measured results show a 12.5 dB small-signal gain and better than 8 dB return losses in input and output for the packaged power amplifier.Mikko Kärkkäinen received the M.Sc. degree in electrical engineering from the Helsinki University of Technology, Espoo, Finland, in 2000, and is currently working toward the Ph.D. degree at the Electronic Circuit Design Laboratory, Helsinki University of Technology. He is interested in millimetre wave circuit design.Mikko Varonen received the M.Sc. degree in electrical engineering from the Helsinki University of Technology, Espoo, Finland, in 2002. He is currently working toward the Ph.D. degree in electrical engineering at the Electronic Circuit Design Laboratory, Helsinki University of Technology. His research interests involve millimetre-wave integrated circuits.Pekka Kangaslahti received the M.Sc. and Ph.D. degrees in electrical engineering from the Helsinki University of Technology, Finland, in 1992 and 1999, respectively. Since 1999 he has been a visiting scientist at the NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, USA. His research interests include nonlinear microwave and millimetre wave monolithic circuits, especially for signal generation in telecommunication and radar applications.Kari A. I. Halonen was born in Helsinki, Finland, on May 23, 1958. He received the M.Sc. degree in electrical engineering from Helsinki University of Technology, Finland, in 1982, and the Ph.D. degree in electrical engineering from the Katholieke Universiteit Leuven, in Heverlee, Belgium, in 1987.From 1982 to 1984 he was employed as assistant at Helsinki University of Technology and as research assistant at the Technical Research Center of Finland. From 1984 to 1987 he was a research assistant at the E.S.A.T. Laboratory of the Katholieke Universiteit Leuven, enjoying also a temporary grant of the Academy of Finland. Since 1988 he has been with the Electronic Circuit Design Laboratory, Helsinki University of Technology, as senior assistant (1988–1990), and the director of the Integrated Circuit Design Unit of the Microelectronics Center (1990–1993). He was on leave of absence the academic year 1992–93, acting as R&D manager in Fincitec Inc., Finland. From 1993 to 1996 he has been an associate professor, and since 1997 a full professor at the Faculty of Electrical Engineering and Telecommunications, Helsinki University of Technology. He became the Head of Electronic Circuit Design Laboratory year 1998. From 1997 to 1999 he was an associate editor of IEEE Transactions on Circuits and Systems I. He has been a guest editor for IEEE Journal of Solid-State Circuits and the Technical Program Committee Chairman for European Solid-State Circuits Conference year 2000. He has been awarded the Beatrice Winner Award in ISSCC02 Conference year 2002.     

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.     

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.     

S波段35W GaN功率MMIC

报道了一款采用两级拓扑结构的2～4 GHz宽带高功率单片微波功率放大器芯片.放大器采用了微带结构,并使用电抗匹配进行设计,重点在于宽带功率效率平坦化设计.经匹配优化后放大器在2～4 GHz整个频带内脉冲输出功率大于35 W,小信号增益达到22 dB,在2.4 GHz频点处峰值输出功率达到40 W,对应的功率附加效率为3...     

12～15 GHz 5 W GaAs宽带内匹配功率管及其应用

报道了一种新型的砷化镓宽带高效内匹配功率放大器,它采用集总参数与分布参数相混合的匹配电路形式,取用南京电子器件研究所研制的12 mm功率PHEMT管芯,研制的内匹配功率放大器在12～15 GHz频带内,输出功率大于5 W,功率增益大于6 dB,相对带宽为25%,典型功率附加效率为25%。     

一种S波段E类GaN HEMT功率放大器设计

并联电路E类功率放大器(PA)具有结构简单和高效的优点,因而被广泛应用。针对并联电路E类PA存在带宽较窄、效率较低的问题,对其输出匹配网络提出了一种改进方案。采用混合式π型结构作为PA的输出匹配网络,在较宽的工作带宽内完成了最佳阻抗与标准阻抗的转换,有效地抑制了二次谐波分量,提高了电路的效率。为了验证所提出理论的有效性,基于0.25 μm GaN HEMT工艺设计了一种结构简单、高效率和高功率的单片集成E类功率放大器。版图后仿真结果表明,在2.5～3.7 GHz工作频率范围内,输出功率大于40 dBm,功率附加效率为51.8%～63.1%。版图尺寸为2.4 mm×2.9 mm。