SiGe HBT低噪声放大器的设计与制造

该文设计和制作了一款单片集成硅锗异质结双极晶体管(SiGe HBT)低噪声放大器(LNA)。由于放大器采用复合型电阻负反馈结构,所以可灵活调整不同反馈电阻,同时获得合适的偏置、良好的端口匹配和低的噪声系数。基于0.35 m Si CMOS平面工艺制定了放大器单芯片集成的工艺流程。为了进一步降低放大器的噪声系数,在制作放大器中SiGe器件时,采用钛硅合金(TiSi2)来减小晶体管基极电阻。由于没有使用占片面积大的螺旋电感,最终研制出的SiGe HBT LNA芯片面积仅为0.282 mm2。测试结果表明,在工作频带0.2-1.2 GHz内,LNA噪声系数低至2.5 dB,增益高达26.7 dB,输入输出端口反射系数分别小于-7.4 dB和-10 dB。     

锗硅低噪声放大器的研究进展

介绍了采用锗硅技术的低噪声放大器的基本理论,给出了一个2GHz低噪声放大器的例子,并总结了近来采用锗硅技术的各种频段的低噪声放大器研究情况.最后,介绍了锗硅技术的广阔应用前景.     

SiGe／Si HBT及其单片微波集成电路的研究

ＳｉＧｅ／Ｓｉ ＨＢＴ作为单片微波集成电路中的有源元件，在截止频率，增益，噪声等方面相对于ＧａＡｓ器件有很大的优势。本文结合本单位在ＳｉＧｅ材料和器件、电路等方面做过的工作，对实现ＳｉＧｅ单片微波集成电路的一些理论和技术要点作了阐述。     

一种宽带低噪声放大器的设计

随着无线通信的迅猛发展,提高了对射频技术的要求。本文就射频前端的低噪声放大器设计进行研究和分析,并且进行了流片生产和测试。首先进行了基础理路的研究分析,通过仿真电路满足性能,最后再通过流片测试得到结论。本文中对其带宽以及噪声系数进行了测试并且与预期效果很接近。通过本文设计得到了带宽为近1.5GHz,其增益的大小为23.2dB。     

全单片高增益低噪声放大器

单片低噪声放大器由于体积小、重量轻、可靠性高 ,已广泛地用于卫星通信和电子系统。放大器的噪声和功率增益是接收机灵敏度的决定因素 ,因此在设计放大器时 ,首先要考虑这两个指标。但由于条件限制 ,工艺的偏差和元器件模型的不准确给设计和制造全单片低噪声放大器带来了困难。针对这些问题 ,采取了一些措施。电路设计前进行了大量准备 ,如小信号模型的建立 ,S参数和噪声参数的提取等。电路设计中针对 Ga As Foundry的实际情况 ,运用了 CAD技术 ,研制出了全单片高增益低噪声放大器。放大器由 4级级联而成 ,所有电路元器件 (包括直流偏置…     

一种极低噪声高增益微波单片低噪声放大器

报道了一种用于卫星通讯系统,基于0.5μm栅长增强型赝配高电子迁移率晶体管的两级级联微波单片低噪声放大器.采用集总参数元件来缩小电路面积进而在整个芯片内完成阻抗匹配.在50Ω端口测试条件下,该低噪声放大器在3.5～4.3GHz频率范围内,噪声系数小于0.9dB,增益大于26dB,回波损耗小于-10dB.这是至今为止报道的增益高于20dB的低噪声放大器中具有最小噪声系数的微波单片低噪声放大器,它主要归因于采用具有优异噪声性能的增强型赝配高电子迁移率晶体管以及本文提出的源极串联电感结合漏极应用一个小的稳定电阻来减小输入匹配网络寄生电阻的电路结构.     

60GHz高增益宽带单片集成低噪声放大器

基于0.15μm GaAs pHEMT工艺,设计和制作了一款宽带单片集成低噪声放大器.放大器设计采用四级级联的拓扑结构以获得高增益.芯片尺寸2mm×lmm.实测性能指标为:工作频段45～65GHz,增益18±1.5dB,输入驻波比小于3,输出驻波比小于2.3,直流功耗96mW.在增益、带宽和功耗上达到国际现有产品指标.该芯片可被应用于60GHz宽带无线通信系统.     

60GHz高增益宽带单片集成低噪声放大器

基于0.15μm GaAs pHEMT工艺,设计和制作了一款宽带单片集成低噪声放大器.放大器设计采用四级级联的拓扑结构以获得高增益.芯片尺寸2mm×lmm.实测性能指标为:工作频段45～65GHz,增益18±1.5dB,输入驻波比小于3,输出驻波比小于2.3,直流功耗96mW.在增益、带宽和功耗上达到国际现有产品指标.该芯片可被应用于60GHz宽带无线通信系统.     

SiGe HBT及高速电路的发展

详细讨论了SiGeHBT的直流交流特性、噪声特性,SiGeHBT的结构、制作工艺、与工艺相关的寄生效应、SOI衬底上的SiGeHBT等,以及它在高速电路中的应用,包括低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA),电压控制振荡器(VCO)以及涉及到的无源器件等。     

SiGe HBT超宽带低噪声放大器设计

采用ADS软件设计并仿真了一种应用于UWB标准的低噪声放大器。该低噪声放大器基于JAZZ 0.35μmSiGe工艺,工作带宽为3.1～10.6GHz。电路的输入极采用共发射极结构,利用反馈电感来进行输入匹配,第二级采用达林顿结构对信号提供合适的增益。使用ADS2006软件进行设计、优化和仿真。仿真结果显示,在3.1～10.6GHz带宽内,放大器的电源电压在3.3V时,噪声系数低于2.5dB,增益大于24dB,功耗为28mV,输出三阶交调为17dBm。     

5 GHz无线局域网的锗硅异质结晶体管功率放大器

采用IBM 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺设计了一种应用于5 GHz无线局域网的射频功率放大器.功率放大器工作在A类状态,由两级共发射极放大电路组成,并利用自适应偏置技术改善了功放的线性度.输入输出和级间匹配网络都采用片内元件实现.在3.3 V的电源电压下,模拟得到的功率增益为32.7dB;1dB压缩点输出功率为25.7 dBm;最大功率附加效率(PAE)为15%.     

X波段GaN单片电路低噪声放大器

采用0.25μm GaN HEMT制备工艺在AlGaN/GaN异质结材料上研制了高性能X波段GaN单片电路低噪声放大器.GaN低噪声单片电路采取两级微带线结构,10V偏压下芯片在X波段范围内获得了低于2.2 dB的噪声系数,增益达到18 dB以上,耐受功率达到了27 dBm.在耐受功率测试中发现GaN低噪声HEMT器件...     

2.8～4.2GHz MMIC低噪声放大器

报道了基于0.25μm GaAs PHEMT工艺的2.8～4.2GHz MMIC低噪声放大器,详细介绍和分析了低噪声放大器的器件基础和设计原理,设计采用源极串联电感负反馈方法使输入阻抗共轭匹配和最小噪声匹配趋于一致,偏置网络采用自偏置栅压、单电源供电,并用ADS软件仿真。电路评估板选用Rogers RO4350B,在2.8～4.2GHz频段内测得增益大于20dB、增益平坦度小于2.5dB、噪声系数小于2.3dB、输入输出驻波比小于2.0。     

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.     

一种噪声系数为1.4 dB的S波段MMIC低噪声放大器

报道了一种可直接应用于无线接收系统前端的具有较低噪声系数和较高相关增益的MMIC低噪声放大器,该低噪声放大器采用0.50 μm GaAs PHEMT工艺技术制作.电路设计采用两级级联结构,为减小电路面积采用集总参数元件匹配电路,并用ADS软件仿真无源元件寄生效应.电路测试结果表明:在2.8～3.5 GHz 频段内噪声系数低于1.4 dB,同时相关增益大于25 dB,增益平坦度小于0.5 dB,输入输出反射损耗小于-10 dB.     

X波段GaN MMIC低噪声放大器设计

采用SiC衬底0.25 μm AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款X波段GaN单片微波集成电路(MMIC)低噪声放大器(LNA).放大器采用三级级联拓扑,第一级采用源极电感匹配,在确保良好的输入回波损耗的同时优化放大器噪声系数;第三级采用电阻电容串联负反馈匹配,在尽量降低噪声系数的前提下,保证良好的增益平坦度、输出端口回波损耗以及输出功率.在片测试表明,在10 V漏级电压、-2 V栅极电压偏置下,放大器静态电流为60 mA,8～12 GHz内增益为22.5 dB,增益平坦度为±1.2 dB,输入输出回波损耗均优于-11 dB,噪声系数小于1.55 dB,1 dB增益压缩点输出功率大于11.9 dBm,其芯片尺寸为2.2 mm×1.1 mm.装配测试表明,噪声系数典型值小于1.6 dB,可承受33 dBm连续波输入功率.该X波段GaN低噪声放大器与高功率放大器工艺兼容,可以实现多功能集成,具有广阔的工程应用前景.     

5～10 GHz MMIC低噪声放大器

采用稳懋公司150 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计了一款5 ～ 10 GHz单片微波集成电路(MMIC)低噪声放大器(LNA).该LNA采用三级级联结构,且每一级采用相同的偏压条件,电路的低频工作端依靠电容反馈,高频工作端依靠电阻反馈调节阻抗匹配,从而实现宽带匹配,芯片面积为2.5 mm×1 mm.测试结果表明,工作频率为5～10 GHz,漏极电压为2.3V,工作电流为70 mA时,LNA的功率增益达到35 dB,平均噪声温度为82 K,在90％工作频段内输入输出回波损耗优于-15 dB,1 dB压缩点输出功率为10.3 dBm,仿真结果与实验结果具有很好的一致性.     

低功耗CMOS低噪声放大器的设计

针对低功耗电路设计的需求,提出了一种低功耗约束下CMOS低噪声放大器的设计方法,并与传统的设计方法进行了对比。模拟结果表明,按照该方法基于0.18μm CMOS工艺设计的工作于1.58 GHz的低噪声放大器,在仅消耗1.9 mA电流的条件下,噪声指数小于1 dB。     

射频宽带低噪声放大器的设计与仿真

介绍了一种射频宽带低噪声放大器的设计过程,包括稳定性分析、偏置电路设计和匹配电路设计等内容.设计采用E-PHEMT晶体管(ATF-55143)器件模型和其他元件模型.通过采用ADS技术进行电路和电磁仿真,结果表明设计的放大器完全满足性能指标要求.