2～4GHz MMIC低噪声放大器

采用中国电子科技集团公司第十三研究所的GaAs PHEMT低噪声工艺,设计了一款2~4 GHz微波单片集成电路低噪声放大器(MMIC LNA)。该低噪声放大器采用两级级联的电路结构,第一级折中考虑了低噪声放大器的最佳噪声和最大增益,采用源极串联负反馈和输入匹配电路,实现噪声匹配和输入匹配。第二级采用串联、并联负反馈,提高电路的增益平坦度和稳定性。每一级采用自偏电路设计,实现单电源供电。MMIC芯片测试结果为:工作频率为2~4 GHz,噪声系数小于1.0 dB,增益大于27.5 dB,1 dB压缩点输出功率大于18 dBm,输入、输出回波损耗小于-10 dB,芯片面积为2.2 mm×1.2 mm。     

2～18 GHz GaAs超宽带低噪声放大器MMIC

基于90 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计并制备了一款2～18 GHz的超宽带低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC)。该款放大器具有两级共源共栅级联结构，通过负反馈实现了超宽带内的增益平坦设计。在共栅晶体管的栅极增加接地电容，提高了放大器的高频输出阻抗，进而拓宽了带宽，提高了高频增益，并降低了噪声。在片测试结果表明，在5 V单电源电压下，在2～18 GHz内该低噪声放大器小信号增益约为26.5 dB,增益平坦度小于±1 dB,1 dB压缩点输出功率大于13.5 dBm,噪声系数小于1.5 dB,输入、输出回波损耗均小于-10 dB,工作电流为100 mA,芯片面积为2 mm×1 mm。该超宽带低噪声放大器可应用于雷达接收机系统中，有利于接收机带宽、噪声系数和体积等的优化。     

基于70 nm InP HEMT工艺的230～250 GHz低噪声放大器设计

基于70 nm InP HEMT工艺,设计了一款五级共源放大级联结构230～250 GHz低噪声太赫兹单片集成电路（TMIC）。该放大器采用扇形线和微带线构成栅极和源极直流偏置网络,用以隔离射频信号和直流偏置信号;基于噪声匹配技术设计了放大器的第一级和第二级,基于功率匹配技术设计了中间两级,最后一级重点完成输出匹配。在片测试结果表明,230～250 GHz频率范围内,低噪声放大器的小信号增益大于20 dB。采用Y因子法对封装后的低噪声放大器模块完成了噪声测试,频率为243～248 GHz时该MMIC放大器噪声系数优于7.5 dB,与HBT和CMOS工艺相比,基于HEMT工艺的低噪声放大器具有3 dB以上的噪声系数优势。     

基于GaAs pHEMT的1.0～2.4 GHz放大衰减多功能芯片

基于0.25 μm GaAs赝高电子迁移晶体管(pHEMT)工艺,研制了一种1.0～2.4 GHz的放大衰减多功能芯片,该芯片具有低噪声、高线性度和增益可数控调节等特点。电路由第一级低噪声放大器、4位数控衰减器、第二级低噪声放大器依次级联构成,同时在片上集成了TTL驱动电路。为获得较大的增益和良好的线性度,两级低噪声放大器均采用共源共栅结构(Cascode)。测试结果表明,在1.0～2.4 GHz频带范围内,该芯片基态小信号增益约为36 dB,噪声系数小于1.8 dB,输出1 dB压缩点功率大于16 dBm,增益调节范围为15 dB,调节步进1 dB,衰减RMS误差小于0.3 dB,输入输出电压驻波比小于1.5。其中放大器采用单电源+5 V供电,静态电流小于110 mA,TTL驱动电路采用-5 V供电,静态功耗小于3 mA。整个芯片的尺寸为3.5 mm×1.5 mm×0.1 mm。     

用于5.8G网络的高增益低噪声放大器设计

设计了一款适用于5.8G网络的高增益低噪声放大器,采用两级低噪声放大器级联的形式提高放大器的增益参数,进行了放大器输入端、输出端和级间阻抗匹配。采用ATF-551M4作为核心器件,使用ADS软件实现放大器直流偏置电路设计、稳定性设计及阻抗匹配电路设计,并且进行了两级低噪声放大器的联合仿真以及PCB版图设计。测试结果表明在5.725～5.825 GHz的工作频率范围内,低噪声放大器的噪声系数小于1.1 dB,增益大于20 dB,输入输出回波损耗小于-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.     

超宽带低温接收机后级低噪声放大器设计

设计了一种用于超宽频低温接收机后级放大的宽带低噪声放大器,并给出了仿真和测试结果。该低噪声放大器采用三个单片级联,并在级间加入了均衡和衰减网络对增益进行修正,使增益平坦度得到很大改善,同时对噪声等指标影响较小。最终实现的低噪声放大器在1～9GHz 频率范围内,常温噪声系数优于2dB,增益大于35dB,平坦度小于3.5dB,输入输出驻波比小于2.5,输出1dB 压缩点功率大于10dBm。     

C波段低成本带阻型低噪声放大器的设计

利用微波Office软件仿真设计了一种C波段低成本带阻型低噪声放大器,为了实现低噪声系数和小的电压驻波比,文中采用平衡式两级场效应管放大.通过采用一个带阻滤波器滤波,使得电路在通带低端附近有20 dB以上的增益抑制,加上一级单片放大,总增益大于30 dB.实验结果为:在4.8 GHz～5.25 GHz频率范围内,增益为34.9 dB,噪声系数<1.03 dB,带内增益平坦度<0.38 dB,输入驻波比<1.20,输出驻波比<1.15.在4.4 GHz～4.65 GHz频率范围内,增益抑制>21 dB.     

X波段高性能低噪声放大器的设计与实现

设计并实现了一种适用于X波段(11~12 GHz)的高性能低噪声放大器(LNA),该低噪声放大器选用Ga As FET(MGF4941AL)低噪声半导体管,采用三级级联的方式设计,三级通过采用不同静态工作点之间的配合,达到降低放大器噪声提高增益的目的。利用微波电路仿真软件ADS仿真优化后加工实物并测试。测试结果表明,低噪声放大器在11~12 GHz工作频带内的噪声系数小于2dB,输入/输出驻波比(VSWR)小于2,功率增益大于30 d B,增益平坦度小于1.5 d B,适用于X波段接收机前端。     

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.     

毫米波高性能收发多功能芯片

利用0.15μm GaAs PHEMT工艺,研制了一款集成功率放大器和低噪声放大器的毫米波多功能单片。发射支路功率放大器采用三级放大拓扑结构,在32~36GHz内,在6V工作电压下,线性增益23dB,增益平坦度优于±0.75dB,输入/输出驻波小于1.3,饱和输出功率30dBm,功率附加效率约30%。接收支路低噪声放大器采用三级放大拓扑结构,在5V、30mA工作电压下,在32~37GHz内,线性增益23.5dB,增益平坦度优于±1dB,噪声系数小于2.5dB,1dB压缩输出功率大于6dBm。该芯片面积为3.67mm×3.13mm。     

应用于S波段的高线性低噪声放大器

采用E-mode 0.25um GaAs pHEMT工艺,2.0mm × 2.0mm 8-pin双侧引脚扁平封装,设计了一款应用于S波段的噪声系数低于0.5dB的低噪声放大器。通过采用共源共栅结构、有源偏置网络和多重反馈网络等技术改进了电路结构,该放大器具有低噪声,高增益,高线性等特点,是手持终端应用上理想的一款低噪声放大器。测试结果表明在2.3-2.7GHz内,增益大于18dB,输入回波损耗小于-10dB,输出回波损耗小于-16dB,输出三阶交调点大于36dB。     

用于蓝牙系统的0.18μm CMOS低噪声放大器设计

本文给出了一个利用中芯国际0.18μm CMOS工艺设计的用于蓝牙应用的单片低噪声放大器。放大器采用片内集成的螺旋电感实现单片集成的低噪声放大。在1．8V伏电源下,工作电流为2mA,在频率2．4GHz下功率增益大于10dB,输入反射小于-20dB。     

2～20GHz宽带单片集成双向放大器北大核心CSCD

基于分布式放大器理论,设计了一款基于GaAs赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺的2~20GHz宽带单片集成双向放大器。该款放大器将两个独立放大器与开关控制电路集成,通过开关控制放大器的正反向导通,实现双向放大器接收和发射状态的切换。其中放大器采用的是宽带分布式低噪声放大器,开关控制电路的控制电平为0V和-5V。测试结果表明,该款放大器在＋5V工作电压下,工作电流为60mA,在2~20GHz的宽带频率内实现小信号增益大于14dB,1dB压缩点输出功率大于11dBm,噪声系数小于5.5dB。双向放大器的芯片尺寸为3.1mm×2.1mm。     

小型化R波段限幅低噪声放大器设计

设计了一种小型化限幅低噪声放大器。采用Lange桥平衡结构,在实现低噪声的同时,得到较小的输入输出电压驻波比。采用集总参数和分布参数元件,实现了各级匹配。该小型化限幅低噪声放大器工作在R波段(2.1~2.5GHz),噪声系数低于1dB,输入输出驻波系数小于1.4,增益大于31dB,带内增益波动只有±0.2dB。通过SP2D开关实现两路输出,输出隔离度大于42dB。     

小型化R波段限幅低噪声放大器设计

设计了一种小型化限幅低噪声放大器。采用Lange桥平衡结构,在实现低噪声的同时,得到较小的输入输出电压驻波比。采用集总参数和分布参数元件,实现了各级匹配。该小型化限幅低噪声放大器工作在R波段(2.1~2.5 GHz),噪声系数低于1 dB,输入输出驻波系数小于1.4,增益大于31 dB,带内增益波动只有±0.2 dB。通过SP2D开关实现两路输出,输出隔离度大于42 dB。     

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.     

基于GaAs PHEMT的5～12 GHz收发一体多功能芯片

基于GaAs赝高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,研制了一种5～ 12 GHz的收发一体多功能芯片(T/R MFC),其具有噪声低、增益高和中等功率等特点.电路由低噪声放大器和多个单刀双掷(SPDT)开关构成.为了获得较低的噪声系数和较大的增益,低噪声放大器采用自偏置三级级联拓扑结构;为了获得较高的隔离度和较低的插入损耗,SPDT开关采用串并联结构.测试结果表明,在5～ 12 GHz频段内,收发一体多功能芯片的小信号增益大于26 dB,噪声系数小于4 dB,输入/输出电压驻波比小于2.0,1 dB压缩点输出功率大于15 dBm.其中,放大器为单电源5V供电,静态电流小于120 mA;开关控制电压为-5 V/0 V.芯片尺寸为2.65 mm×2.0 mm.     

12GHz GaAs单片低噪声放大器

研制了用于直播卫星接收机中单级和两级12GHz频段的GaAs低噪声放大器。单级放大器在11.7～12.7GHz带内提供小于2.5dB的噪声系数,大于9.5dB的相关增益,在此频带中两级放大器噪声小于2.8dB,相关增益大于16dB,为了获得低噪声而又不降低可重复性,在此放大器中采用了具有离子注入有源层的0.5μm短距离栅电极(CSE)FET,单级放大器芯片尺寸为1×O.9mm,两级放大器的芯片尺寸为1.5×0.9mm。     

S波段平衡式限幅放大器设计

采用混合集成电路工艺,设计了一款小尺寸限幅低噪声放大器(LNA)。优化了限幅电路设计,明显缩小了电路体积。低噪声放大器采用负反馈结构,以改善增益平坦度。采用平衡式结构,提高限幅器的功率容量和放大器的1 dB压缩点输出功率(P-1 dB)。设计制作了Lange电桥,作为平衡式限幅放大器的输出电桥。该放大器工作电压5 V,电流151 mA,测试结果显示,在频带2.7~3.0 GHz内,噪声系数小于1.5 dB,小信号功率增益大于36 dB,增益平坦度小于0.6 dB,输入输出驻波比小于1.3,P-1 dB大于13 dBm。该限幅放大器能够承受脉冲功率300 W、脉宽300μs和占空比为30%的信号,外形尺寸为27 mm×18 mm×5 mm。