6 ~ 18GHz 小型化低噪声放大器的设计

选用FUJITSU公司的GaAs HEMT管芯FHX13X,采用负反馈技术设计制作了一个小型化宽频带超低噪声放大器。利用ADS软件进行设计、优化和仿真,采用电阻负反馈改善电路频响特性,实现较好的输入输出匹配特性,同时引入电抗元件补偿管芯高频增益的下降,实现较好的动态特性。采用三级放大的电路结构形式实现了工作频率在6GHz～18GHz内,增益大于30dB,噪声系数小于1.5dB,1dB压缩点输出功率大于10dBm,带内平坦度为±2.0dB,输入输出驻波比<2。放大器的外形尺寸仅为10.9mm×9.8mm×2.7mm。     

0.2 GHz～3.2 GHz超宽带低噪声放大器的研制

为了降低接收前端的噪声,设计并制作一种超宽带低噪声放大器。基于负反馈技术和宽带匹配技术,利用Avago ATF-54143 PHEMT晶体管设计了放大器电路。运用ADS2009对重要指标进行仿真及优化。实测结果表明,在0.2 GHz～3.2 GHz这4个倍频程的超宽带范围内,增益大于24 dB,增益平坦小于±2 dB。在0.2 GHz～2GHz内,噪声系数（NF）小于1.2 dB;在2 GHz～2.6 GHz内,NF〈1.5 dB;在2.6 GHz～3.2 GHz内,NF〈2 dB。该放大器性能良好,满足工程应用要求,可用于通信系统的接收机前端。     

射频CMOS低噪声放大器输入匹配网络的研究与设计

本文对低功耗射频CMOS低噪声放大器的输入匹配网络进行了研究。采用台积电TSMC0.18μmCMOS工艺模型,通过ADS电路仿真软件对设计的低噪声放大器电路进行了优化设计和仿真,仿真结果表明在2.4GHz中心工作频率下,该低噪声放大器满足射频接收机的系统要求,它的噪声系数NF约为2.57dB,增益S21约为16.2dB,输入反射系数S11约为-13.3dB,输出反射系数S22约为-21.9dB。电路的输入匹配和输出匹配情况良好。     

基于ATF54143的微波LNA设计与实现

本论文采用ADS2011仿真软件,使用Avago公司的ATF54143晶体管作为主要器件,设计了频率范围为2.35~2.45GHz、中心频率为2.4GHz的LNA,其性能指标为:噪声系数1dB,增益13dB,输入输出驻波比2,基本上达到了预期的效果。设计过程分为四步。第一步是在明确放大器的性能指标后选择晶体管,然后进行直流偏置电路的设计。第二步是放大器的稳定性分析与设计。第三步就是放大器电路的输入和输出匹配。输入匹配电路以最小噪声系数来匹配网络,输出匹配电路以最大增益来匹配网络。第四步就是电路设计完成之后进行电路的优化和改进,以达到放大器的设计目标。最后是画原理图和采用Altium Design软件完成电路的PCB版图制作、电路调试以及实物制作。     

S波段平衡式限幅MMIC低噪声放大器设计

结合混合微波集成电路(HMIC)工艺和砷化镓单片微波集成电路(MMIC)工艺各自优势,设计制作了一款小型化大功率S波段平衡式限幅MMIC低噪声放大器.采用平衡式结构,提高了限幅功率容量和可靠性.由于金丝键合线的等效电感具有更高Q值,低噪声放大器单片的输入匹配采用外部金丝键合线匹配,有效降低了低噪声放大器单片的噪声系数.限幅器采用混合集成工艺制成,能够耐受较大功率.利用微波仿真软件,设计制作了兰格(Lange)电桥、限幅电路和低噪声放大器输入匹配等电路.最终产品尺寸仅为22 mm×16 mm×6 mm,在2.7～3.5 GHz内增益27 ～ 28 dB,噪声系数小于1.3 dB,驻波比小于1.3,该平衡限幅MMIC低噪声放大器可承受功率超过200 W、占空比为15％的脉冲功率冲击.     

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.     

2～20GHz分布式单片放大器设计

介绍了一种采用0.15μm GaAs PHEMT工艺设计加工的2～20 GHz宽带单片放大器,为了提高电路的整体增益和带宽,在设计电路时采用两级级联分布式结构。此种电路结构不仅能够增加整体电路的增益和带宽,还可以提高电路的反向隔离,获得更低的噪声系数。利用Agilent ADS仿真设计软件对整体电路的原理图和版图进行仿真优化设计。后期电路在中国电子科技集团公司第十三研究所砷化镓工艺线上加工完成。电路性能指标:在2～20 GHz工作频率范围内,小信号增益>13.5 dB;输入输出回波损耗<-9 dB;噪声系数<4.0 dB;P-1>13 dBm。放大器的工作电压5 V,功耗400 mW,芯片面积为3.00 mm×1.6 mm。     

基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的高线性射频功率放大器

采用0.18 μm SiGe BiCMOS工艺,设计应用于无线局域网(WLAN )802.11b/g 2.4 GHz 频段的Class AB 射频功率放大器.该放大器采用两级放大结构,具有带温度补偿的线性化偏置电路.仿真结果显示:电路的输入匹配S11小于-13 dB,输出匹配S22小于-20 dB,功率增益达27.3 dB,输出1 dB压缩点为23 dBm, 最大功率附加效率(PAE)为21.3%;实现了匹配电路、放大电路和偏置电路的片上全集成,芯片面积为1 148 μm×1 140 μm.     

利用Cadence设计COMS低噪声放大器

结合一个2.4 GHz CMOS低噪声放大器(LNA)电路,介绍如何利用Cadence软件系列中的IC 5.1.41完成CMOS低噪声放大器设计.首先给出CMOS低噪声放大器设计的电路参数计算方法,然后结合计算结果,利用Cadence软件进行电路的原理图仿真,并完成了电路版图设计以及后仿真.仿真结果表明,电路的输入/输出均得到较好的匹配.由于寄生参数,使得电路的噪声性能有约3 dB的降低.对利用Cadence软件完成CMOS射频集成电路设计,特别是低噪声放大器设计有较好的参考价值.     

D波段InP基高增益低噪声放大芯片的设计与实现（英文）

利用90nmInAlAs/InGaAs/InPHEMT工艺设计实现了两款D波段(110～170GHz)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11.2dB@140GHz,3dB带宽为16GHz,芯片面积2.6mm×1.2mm.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15.8dB@139GHz,3dB带宽12GHz,在130～150GHz频带范围内增益大于10dB,芯片面积1.7mm×0.8mm,带内最小噪声为4.4dB、相关增益15dB@141GHz,平均噪声系数约为5.2dB.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.     

1MHz～40GHz超宽带分布式低噪声放大器设计

为满足宽带系统中低噪声放大器(LNA)宽带的要求,采用0.15μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计了两款1 MHz^40 GHz的超宽带LNA,分别采用均匀分布式放大器结构及渐变分布式放大器结构,电路面积分别为1.8 mm×0.85 mm和1.8 mm×0.8 mm。电磁场仿真结果表明,1 MHz^40 GHz频率范围内,均匀分布式LNA增益为15.3 dB,增益平坦度为2 dB,噪声系数小于5.1 dB;渐变分布式LNA增益为14.16 dB,增益平坦度为1.74 dB,噪声系数小于3.9 dB。渐变分布式LNA较均匀分布式LNA,显著地改善了增益平坦度、噪声性能和群延时特性。     

带有ESD保护,900MHz/2.4 GHz Dual-BandCMOS LNA的设计

设计了一个可以同时工作在900 MHz和2.4 GHz的双频带(Dual-Band)低噪声放大器(LNA).相对于使用并行(parallel)结构LNA的双频带解决方案,同时工作(concurrent)结构的双频带LNA更能节省面积和减少功耗.此LNA在900MHz和2.4 GHz两频带同时提供窄带增益和良好匹配.该双频带LNA使用TSMC 0.25 μm 1P5M RF CMOS工艺.工作在900MHz时,电压增益、噪声系数(Noise Figure)分别是21 dB、2.9 dB;工作在2.4 GHz时,电压增益、噪声系数分别是25dB、2.8 dB,在电源电压为2.5 V时,该LNA的功耗为12.5mW,面积为1.1mm×0.9 mm.使用新颖的静电防护(ESD)结构使得在外围PAD上的保护二极管面积仅为8 μm×8 μm时,静电防护能力可达2 kV(人体模型)     

Concurrent dual-band LNA for dual-system dual-band GNSS receiver

Two concurrent dual-band low-noise amplifiers (LNAs) for GNSS applications are presented. They adopted resistive load and LC resonator load, respectively. On-chip circuits are used for biasing the main amplifiers and active baluns are used for single-ended-to-differential conversions. Using the power-constrained simultaneous input and noise matching technique, the LNAs achieve input matching and noise optimization simultaneously at two bands. Implemented in SMIC 0.18 μm CMOS process, both LNAs consume less than 8 mA dc current with a power supply voltage of 1.8 V. The proposed LNA with resistive load exhibits measured gains of 13 and 11.5 dB, and noise figures of 1.58 and 3.1 dB at 1.217 and 1.568 GHz, respectively. The LC load LNA has measured gains of 16 and 14.8 dB, and noise figures of 2.2 and 2.35 dB at 1.217 and 1.568 GHz, respectively.     

基于LTCC技术的WLAN射频前端的研制

采用低温共烧陶瓷(LTCC)集成技术,设计和制作了具有立体化新型结构的无线局域网(WLAN)射频前端,并对制得的产品模块进行了测试。结果表明:采用LTCC技术制得的WLAN射频前端的外形尺寸仅为29 mm×18 mm×5 mm,远小于传统同类型WLAN射频前端的尺寸。在2.4～2.5 GHz的工作频率范围内,所制WLAN射频前端的最大输出功率为27 dBm,噪声系数小于1.7 dB,接收增益大于15 dB,发射增益大于20 dB。     

Silicon Bipolar LNAs in the X and Ku Bands

Two fully integrated silicon bipolar LNAs at 8 and 12 GHz are presented. Both circuits provide simultaneous noise and input impedance matching. Resonant loads, designed for 50-Ω output matching, are also included. Moreover, the noise and input impedance self-matching trend of the cascode topology in the X and Ku bands was also explored and the design of integrated spiral inductors was discussed. From an on-wafer test, the 8 and the 12-GHz LNAs exhibit a power gain of 11.5 and 8 dB and a noise figure of 2.6 and 4.7 dB, respectively. This performance was achieved with bias currents as low as 4 mA for each circuit. The two LNAs were fabricated in a 46-GHz-f _T pure bipolar technology.     

X波段低噪声放大器的设计

为了实现X波段的低噪声放大器,介绍了按最小噪声系数设计,采用两级级联,利用Eudyna公司的HEMT晶体管设计制作的低噪声放大器。通过专用微波电路设计软件(AWR),对该电路的稳定系数、功率增益、噪声系数、驻波比、匹配网络等进行了仿真分析。根据分析结果制作的X波段LNA取得了如下指标:在9.5～10.5 GHz频带内,功率增益大于22 dB,噪声系数小于1.5 dB,输入输出驻波小于1.7。     

0.2μm GaAs PHEMT3.1~10.6GHz宽带低噪声放大器设计

采用OMMIC公司提供的0.2μm GaAs PHEMT工艺(fT=60 GHz)设计并实现了一种适用于宽带无线通信系统接收前端的低噪声放大器。在3.1~10.6 GHz的频带内测试结果如下:最高增益为13 dB;增益波动<2dB;输入回波损耗S11<-11 dB;输出回波损耗S22<-16 dB;噪声系数NF<3.9 dB。5 V电源供电,功耗为120mW。芯片面积为0.5 mm×0.9 mm。与近期公开发表的宽带低噪声放大器测试结果相比较,本电路结构具有芯片面积小、工作带宽大、噪声系数低的优点。     

A Compact, ESD-Protected, SiGe BiCMOS LNA for Ultra-Wideband Applications

Two 3.65-mW, ESD-protected, BiCMOS ultra-wideband low-noise amplifiers (LNAs) for operation up to 10 GHz are presented. These common-base LNAs achieve significant savings in die area over more widely used cascoded common-emitter LNAs because they do not use an LC input matching network. A design with a shunt peaked load achieves a high S₂₁ (17-19 dB) and low noise figure (NF) (4-5 dB) across the band. A resistively loaded design exhibits a lower S₂₁ (15-16 dB) and higher NF (4.5-6 dB), but also utilizes 20% less silicon area. Both LNAs achieve a 1.5 kV ESD protection level and an acceptable S₁₁ (<-10 dB) across the band. Current source noise reduction is critical in common base topologies. Therefore, detailed noise analyses of MOS- and HBT-based current sources are provided     

On-chip matched 5.2 and 5.8 GHz differential LNAs fabricated using0.35 μm CMOS technology

The authors have designed experimental 5.2 and 5.8 GHz low-noise amplifiers (LNAs) using 0.35 μm CMOS technology. The ICs feature on-chip matching to 50 Ω, differential operation, and open drain output buffers. A return loss of better than -15 dB was achieved for both amplifiers. LC parallel resonant loads were used to form the gain peak. The LNAs had a measured noise figure of 4 to 5 dB, at VSS=3.3 V     

用于无线局域网的双频段低噪声放大器

采用0.18μmCMOS工艺设计并制造了一款新型的应用于无线局域网的双频段低噪声放大器。设计中,通过切换输入电感和负载电感,来使电路分别工作在2.4GHz和5.2GHz频段。在1.8V的电源电压下,在2.4GHz和5.2GHz两个频段上,其增益分别达到了11.5dB和10.2dB,噪声系数分别是3dB和5.1dB。芯片总面积是0.9mm×0.65mm。