InGaP/GaAs HBT微波功率放大器的设计

采用模拟退火算法提取出异质结双极晶体管器件的大信号Gummel-Poon模型参数,利用所提取出的模型参数设计出具有很低静态功耗的1900MHz两级AB类功率放大器.该功放的功率增益为26dB,1dB压缩点输出功率为28dBm,对应的功率附加效率和邻近信道功率比分别为38.8%、-30.5dBc,1dB压缩点处的各阶谐波功率均小于-40dBc.     

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。     

ISM频段中功率功率放大器

采用三指单胞的InGaP/GaAsHBT提取的大信号模型参数 ,设计出应用于ISM频段的三级AB类功率放大器 .通过对传统偏置网络的优化 ,消除了小信号下的增益压缩 .在 3 5V电压下 ,该放大器的最大线性输出功率为30dBm ,增益达到 2 9 1dB ,对应的功率附加效率为 4 3 4 % ,临近沟道抑制比达到 - 10 0dBc,而静态偏置电流很低 ,只有 10 9 7mA .     

X波段单片集成低噪声接收子系统

报道一种新型 X波段 0 .2 5 μm PHEMT全单片集成低噪声子系统。该子系统由开关衰减电路、采样检波电路和低噪声放大器三部分组成。开关插入损耗仅 0 .5 d B,放大器噪声系数小于 1 .5 d B。当开关控制电压为-2 V,输入电平 <-7d Bm时 ,此系统相当于一个低噪声放大器。在 8.5～ 1 0 .5 GHz频率内 ,整个系统增益大于2 4d B,噪声系数小于 2 .0 d B,输入输出 VSWR<1 .5 ;但当输入电平 >-7d Bm时 ,采样检波电路开始工作 ,打开主放大器前的开关衰减器 ,限制输入功率进入 LNA。输入功率越大 ,反射越大。在开关控制电压为 +2 V时 ,无论输入功率多大 ,开关关闭通道     

万兆以太网物理层全集成单片锁相环电路

给出了一个采用 0 .2μm Ga As PHEMT工艺实现的单片集成高速锁相环电路。芯片采用差分电感电容谐振式负跨导压控振荡器 ,总面积为 0 .9mm× 0 .7mm。采用 3.3V单电源供电 ,测得芯片总功耗为 2 83m W,输出功率约 - 1 1 d Bm,中心频率 7.2 GHz,锁定范围为± 30 0MHz。环路锁定在 7.2 GHz时 ,输出信号的峰 -峰抖动约 5 .6ps,在 5 0 k Hz频偏处的单边带相位噪声为 - 94d Bc/Hz。本锁相环电路经适当修改可应用于万兆以太网物理层 IEEE80 2 .3ae1 0 GBASE- R或 1 0 GBASE- W时钟恢复电路。     

一种基于CMOS工艺2.4 GHz功率放大器的设计

基于SMIC 0.18μm RF CMOS工艺,采用双负反馈结构设计了一款2.4 GHz的功率放大器。该功率放大器由驱动级和功率输出级2级组成,利用片上电感实现了级间的阻抗变换。仿真结果表明,电路在工作频率范围内,功率增益为24 d B,输出1 d B压缩点为23 d Bm,峰值功率附加效率为40%。     

SDH系统STM-16速率级CMOS注入同步环形振荡器

基于 0 .2 5 μm CMOS工艺 ,通过在环形振荡器的基础上引入注入同步技术 ,实现了一种新颖的应用于 SDH系统 STM- 1 6速率级的注入同步振荡器 .测试结果表明 ,该振荡器中心频率为 2 .4 88GHz,具有 1 5 0 MHz的电压调谐范围 ,相位噪声为 - 1 0 0 d Bc/ Hz@1 MHz.当注入峰峰值为 5 0 m V的信号时 ,相位噪声为 - 91 .7d Bc/ Hz@1 0 k Hz,并具有 1 0 0 MHz的锁定范围 .应用这种注入同步振荡器于时钟恢复电路的高 Q值锁相环时 ,可以解决窄锁定范围的问题 ,而无需另加复杂的锁频环     

砷化镓功率器件

南京电子器件研究所于 2 0 0 0年进行了 Ga As功率 PHEMT的研究开发 ,完成了“WC2 0 0 3型高电子迁移率功率晶体管”项目的设定和 Ku波段 1 0 W功率 PHEMT的研制。WC2 0 0 3型器件在 9.4～ 9.9GHz带内 ,输出功率大于 2 .5W,功率增益大于 9.5d B,功率附加效率典型值为 40 % ,带内增益起伏小于± 0 .5d B,该器件的栅宽为 4.8mm。采用两个 9.6mm栅宽功率 PHEMT管芯合成研制的 Ku波段内匹配功率 PHEMT,在 1 0 .5～ 1 1 .3GHz带内 ,输出功率大于 9.8W,带内最大输出功率为 1 0 .9W,功率增益大于 9.9d B,功率附加效率典型值为 40 %…     

一种DC～5GHz串联微波开关的温度特性和功率处理能力的测试与分析

描述了一种串联微波 MEMS开关的设计、制造过程 ,它制作在玻璃衬底上 ,采用金铂触点 ,在 DC～ 5 GHz,插损小于 0 .6 d B,隔离度大于 30 d B,开关时间小于 30μs.对这种微波开关的温度特性和功率处理能力进行了测试 ,在DC～ 4 GHz,85℃下的插损增加了 0 .2 d B,- 5 5℃下的插损增加了 0 .4 d B,而隔离度基本保持不变 .在开关中流过的连续波功率从 1 0 d Bm上升到 35 .1 d Bm ,开关的插损下降了 0 .1～ 0 .6 d B,并且在 35 .1 d Bm (3.2 4 W)下开关还能工作 .和所报道的并联开关最大处理功率 (4 2 0 m W)相比 ,该结果说明串联开关具有较大的功率处理能力     

1.8 GHz Doherty功率放大器小型化技术研究

基于In GaP/GaAs HBT工艺设计了一款工作在1. 8 GHz的三级Doherty功率放大器,第一、二级为驱动级,第三级为Doherty放大器。通过分析Doherty结构,在原有基础上重新设计Doherty电路,使用LC元件替代微带线,减小功率分配网络与合路匹配网络的面积,进而缩小整体电路的面积。将输入、输出匹配网络及功分、合路部分集成至基板上,整体封装尺寸5 mm×5 mm。测试结果表明,芯片输入、输出回波损耗优于-15 d B,放大器整体增益优于33 d B,3 d B压缩点输出功率35 d Bm,其中第三级Doherty放大器峰值功率附加效率(PAE) 47. 9%,8 d B回退点的功率附加效率32. 7%。     

A 5.7–6.4GHz GaAs HBT Power Amplifier with a Gain Enhanced Bias Circuit

This paper describes the design of a 5.7–6.4GHz GaAs Heterojunction bipolar transistor (HBT) power amplifier for broadband wireless application such as wireless metropolitan area networks. A bias circuit is proposed which enhances the power gain and provides a good linearity. Using the wideband matching network tech-niques with trap circuits embedded to filter the harmonics and the diode-based linearizing techniques, a broadband power amplifier module was obtained which exhibited a gain above 28dB. This is about 1dB improvement com-pared with those normal bias circuits at a supply volt-age of 5V in the frequency range of 5.7–6.4GHz, measured with Continuous wave(CW) signals. The saturated output power was greater than 33dBm in 5.7–6.4GHz and the out-put 1dB compression point was greater than 31dBm. The phase deviation was less than 5 degrees when the output power below 33dBm. The second and third order harmonic components were also less than -45dBc and -50dBc.     

Highly linear 0.18-/spl mu/m CMOS power amplifier with deep n-Well structure

The linearity of a 0.18-/spl mu/m CMOS power amplifier (PA) is improved by adopting a deep n-well (DNW). To find the reason for the improvement, bias dependent nonlinear parameters of the test devices are extracted from a small-signal model and a Volterra series analysis for an optimized nMOS PA with a proper matching circuit is carried out. From the analysis, it is revealed that the DNW of the nMOS lowers the harmonic distortion generated from the intrinsic gate-source capacitance (C/sub gs/), which is the dominant nonlinear source, and partially from drain junction capacitance (C/sub jd/). Single-ended and differential PAs for 2.45-GHz WLAN are designed and fabricated using a 0.18-/spl mu/m standard CMOS process. The single-ended PA with the DNW improves IMD3 and IMD5 about 5 dB with identical power performances, i.e., 20 dBm of P/sub out/, 18.7 dB of power gain and 31% of power-added efficiency (PAE) at P/sub 1dB/. The IMD3 and IMD5 are below -40 dBc and -47dBc, respectively. The differential PA with the DNW also shows about 7 dB improvements of IMD3 and IMD5 with 20.2 dBm of P/sub out/, 18.9 dB of power gain and 35% of PAE at P/sub 1dB/. The IMD3 and IMD5 are below -45 dB and -57 dBc, respectively. These performances of the linear PAs are state-of-the-art results.     

应用于WiFi6的新型高线性度功率放大器设计

针对WiFi 6的设备需求,设计了一款工作在5.15 GHz～5.85 GHz的高线性度砷化镓异质结双极型晶体管射频功率放大器。为了保证大信号和高温下功率管静态工作点的稳定性,采用了一种新型有源自适应偏置电路。对射频功率检测电路进行了设计和改进,有效降低了射频系统的功耗。针对各次谐波分量产生的影响,对输出匹配网络进行了优化。仿真结果表明：该射频功率放大器芯片小信号增益达到了32.6 dB;在中心频率5.5 GHz时1 dB压缩点功率为30.4 dBm,功率附加效率超过27.9%;输出功率为26 dBm时,三阶交调失真低于-40 dBc。实测数据表明：小信号增益大于31.4 dB;5.5 GHz时1 dB压缩点功率为29.06 dBm;输出功率为26 dBm时,三阶交调失真低于-30 dBc。当输出功率为20 dBm时,二次三次谐波抑制到-30 dBc和-45 dBc。     

An InGaP-GaAs HBT MMIC smart power amplifier for W-CDMA mobile handsets

We demonstrate a new linearized monolithic microwave integrated circuit smart power amplifier of extraordinary high power-added efficiency (PAE), especially at the most probable transmission power of wide-band code-division multiple-access handsets. A PAE of 21% at 16 dBm of output power, which is the maximum bound of the most probable transmission power in IS-95 systems, was obtained, as well as 40% at 28 dBm, the required maximum output power, with a single-chip MMIC power amplifier. The power amplifier has been devised with two InGaP-GaAs heterojunction bipolar transistor amplifying chains parallel connected, each chain being optimized for a different P/sub 1dB/ (1-dB compression point) value: one for 16 dBm for the low-power mode, targeting the most probable transmission power, and the other for 28 dBm for the high-power mode. The high-power mode operation shows 40% of PAE and -30 dBc of adjacent channel leakage power ratio (ACLR) at the maximum output power of 28 dBm. The low-power mode operation exhibits -34 dBc of ACLR at 16 dBm with 14 mA of a quiescent current. This amplifier improves power usage efficiency and, consequently, the battery lifetime of the handset by a factor of three.     

用于无线通信的SiGe异质结双极型晶体管AB类功率放大器

报道了一种性能良好的SiGe功率放大器,具有用于无线通信的前景.在B类模式下工作时,输出功率可以达到30dBm.在AB类模式下,电源电压为4V工作时,1dB压缩点输出功率(P1dB)为24dBm,输出功率三阶交截点(TOI)为39dBm.最大的功率附加效率(PAE)和在1dB压缩点的功率附加效率分别达到34%和25%.处理CDMA信号时的邻道功率抑制超过42dBc,符合IS95标准.     

用于无线通信的SiGe异质结双极型晶体管AB类功率放大器

报道了一种性能良好的SiGe功率放大器,具有用于无线通信的前景.在B类模式下工作时,输出功率可以达到30dBm.在AB类模式下,电源电压为4V工作时,1dB压缩点输出功率(P1dB)为24dBm,输出功率三阶交截点(TOI)为39dBm.最大的功率附加效率(PAE)和在1dB压缩点的功率附加效率分别达到34%和25%.处理CDMA信号时的邻道功率抑制超过42dBc,符合IS95标准.     

A 3.4-3.6 GHz power amplifier in an InGaP/GaAs HBT

This paper presents a 3.4-3.6 GHz power amplifier（PA） designed and implemented in InGaP/GaAs HBT technology.By optimizing the off-chip output matching network and designing an extra input-matching circuit on the PCB,several problems are resolved,such as resonant frequency point migration,worse matching and lower gain caused by parasitics inside and outside of the chip.Under V_cc = 4.3 V and V_bias = 3.3 V,a P_1dB of 27.1 dBm has been measured at 3.4 GHz with a PAE of 25.8%,the 2nd and 3rd harmonics are -64 dBc and -51 dBc,respectively. In addition,this PA shows a linear gain more than 28 dB with S₁₁<-12.4dB and S₂₂<-7.4 dB in 3.4-3.6 GHz band.     

A 3.4-3.6 GHz power amplifier in an InGaP/GaAs HBT

报道了基于InGaP/GaAs HBT工艺的3.4-3.6GHz功率放大器芯片的设计。针对片外和片内寄生因素引起的谐振点偏移、匹配变差、增益降低等问题,通过优化设计片外匹配电路以及设计输入匹配的片外调整电路,最终取得了较高的增益以及良好的匹配状态。电路测试结果为：在Vcc为4.3V以及Vbias=3.3V下,3.4GHz处的1dB压缩点输出功率达到27.1dBm以上,相应的PAE为25.8%,二次谐波和三次谐波抑制比分别达到了-64dBc和-51dBc。在3.4-3.6GHz频段内,增益大于28dB, S11<-12.4dB,S22<-7.4dB,达到了设计要求。     

用于WCDMA的高线性，高增益精度的直接变频发射机

本文描述了一个高线性,高输出功率的直接变频发射机。该发射机针对宽频码分多工存取标准设计,在0.13微米CMOS工艺下实现。本系统最大输出功率为6.8dBm,消耗的电流为38mA。在最大输出功率下,邻道功率泄漏（ACLR）和载波泄漏分别为-44dBc@5MHz和-37dBc,相应的误差矢量振幅（EVM）为3.6%。整个系统可以以6dB为步长实现66dB的增益控制范围,通过电阻阵列的微调功能,增益控制精度可以达到0.1dB以内。系统的镜像抑制比可以在整个输出范围内保持在-47dBc以下。     

CMOS highly linear direct-conversion transmitter for WCDMA with fine gain accuracy

A highly linear,high output power,0.13μm CMOS direct conversion transmitter for wideband code division multiple access(WCDMA) is described.The transmitter delivers 6.8 dBm output power with 38 mA current consumption.With careful design on the resistor bank in the IQ-modulator,the gain step accuracy is within 0.1 dB,hence the image rejection ratio can be kept below—47 dBc for the entire output range.The adjacent channel leakage ratio and the LO leakage at 6.8 dBm output power are -44 dBc @ 5 MHz and -37 dBc,respectively,and the corresponding EVM is 3.6%.The overall gain can be programmed in 6 dB steps in a 66-dB range.