基于准MMIC技术的12～18GHz宽带VCO

提出了一种基于准MMIC技术的Ku波段宽带压控振荡器.该电路采用MMIC芯片和外加高Q值的超突变结变容管的方式,实现了覆盖整个Ku波段的超宽带的振荡信号输出.通过将MMIC技术与混合集成技术相结合的方法,大大降低了调试难度,更重要的是,克服了通用pHEMT MMIC工艺难于兼容高Q值的变容管对超宽带设计VCO的限制,在相位噪声和调谐频率线性度方面都有较大改善.该方法为微波、毫米波压控振荡器的设计提供了一个新的途径.     

12~18 GHz GaAs MMIC低噪声放大器设计

采用GaAs工艺设计了一个12~18 GHz毫米波单片集成电路(MMIC)低噪声放大器(LNA)。采用三级单电源供电放大结构,运用最小噪声匹配设计、共轭匹配技术和负反馈结构,同时满足了噪声系数、增益平坦度和输出功率等要求。仿真表明：在12~18 GHz的工作频带内,噪声系数为1.15~1.41 dB,增益为27.9~29.1 dB,输出1 dB压缩点达到15 dBm,输入、输出电压驻波比(VSWR)系数小于1.72。     

12-18GHz宽带铁氧体移相器设计*

采用矩波导结构形式,对影响饱和差相移的主要参数进行优化,设计了一个可工作于12-18GHz,带宽40%的双环铁氧体移相器,饱和差相移370°,频散约7.8°,插入损耗优于-0.4dB。整个带宽内最少存在三个高次模,但都未被激发。用两级转换器对宽度为15.8mm的空波导进行匹配,可实现反射损耗小于-20dB。计算结果还显示,通过调整两级匹配介质的介电常数和增加一个容性台阶,可以改善移相器的宽带匹配性能。按设计制作出的移相器实测性能:饱和差相移约360°,频散约8°,整个带宽内无损耗峰出现。在12-17.5GHz内插入损耗优于0.6dB,驻波小于1.4。     

3.7 GHz宽带CMOS LC VCO的设计

设计了一款3.7 GHz宽带CMOS电感电容压控振荡器.采用了电容开关的技术以补偿工艺、温度和电源电压的变化,并对片上电感和射频开关进行优化设计以得到最大的Q值.电路采用和舰0.18 μm CMOS混合信号制造工艺,芯片面积为0.4 mm×1 mm.测试结果显示,芯片的工作频率为3.4～4 GHz,根据输出频谱得到的相位噪声为-100 dBc/Hz@1 MHz,在1.8 V工作电压下的功耗为10 mW.测试结果表明,该VCO有较大的工作频率范围和较低的相位噪声性能,可以用于锁相环和频率合成器.     

基于容性耦合匹配结构的Ka波段宽带功放MMIC

采用容性耦合匹配结构,基于0.1μm GaAs pHEMT工艺设计了一个Ka波段三级宽带功率放大器MMIC.为了辅助宽带功放设计, 提出了一组公式来分析这一匹配结构.在展示的功放中, 此结构同时实现了宽频带和高效率.功放处于饱和状态时, 测得在32~40 GHz频率范围内的PAE大于30%, 功率增益超过15.5 dB, 功率约20 dBm.这一结果证明了这种设计方法的有效性.     

基于变压器磁调谐的双模W波段VCO

提出了一种基于变压器的用于无变容管W波段压控振荡器(VCO)的磁调谐技术。通过控制变压器磁调谐线圈所连接MOS管的开关状态,引入了四个重叠的频率子带。所提出的可切换的六线圈变压器采用40 nm CMOS工艺的顶层厚金属设计,实现了较高的输出频率稳定性和谐振腔品质因数。所采用的技术在对相位噪声的不利影响最小的情况下扩展了调谐范围,实现了无变容管W波段VCO的宽调谐范围和低功耗。所设计的双模W波段VCO输出频率为84.2～107.5 GHz,频率调谐范围大于24%,在1 V电源电压下功耗仅6.1 mW,在10 MHz偏移处的相位噪声为-107.203～-97.875 dBc/Hz。     

基于GaAs PHEMT工艺的60~90GHz功率放大器MMIC

研制了一款60~90 GHz功率放大器单片微波集成电路(MMIC),该MMIC采用平衡式放大结构,在较宽的频带内获得了平坦的增益、较高的输出功率及良好的输入输出驻波比(VSWR)。采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)标准工艺进行了流片,在片测试结果表明,在栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,功率放大器MMIC的小信号增益大于13 dB,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,功率放大器的小信号增益均大于15 dB。载体测试结果表明,栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于17.5 dBm,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,其饱和输出功率可达到20 dBm。该功率放大器MMIC尺寸为5.25 mm×2.10 mm。     

基于GaAs PHEMT的Ku波段宽带单片中功率放大器

设计并实现了一款Ku波段宽带单片中功率放大器,依据电路原理设计了功率放大器电路,利用ADS软件对设计的电路和版图分别进行了电学参数优化与电磁仿真.放大器采用0.25 μm栅长的GaAs PHEMT作为有源器件,芯片衬底减薄至80μm,采用了NiCr金属膜电阻、重叠式MIM(金属-绝缘体-金属)电容器、空气桥连接和背面通...     

基于LTCC技术的Ku波段金丝线匹配的研究

基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术,设计了Ku波段金丝键合线宽带匹配电路,该电路应用多节1/4波长传输线对两根金丝键合线在Ku波段进行了具有二项式响应的宽带匹配。三维电磁场仿真表明,匹配后在Ku波段的回波损耗达到–20 dB以下,有效提高了信号的通过率。该匹配电路在LTCC基板上所占面积小、实现较为简单。     

低电调电压全集成10~20GHz VCO的设计与实现

研制了一款低电调电压、多频段压控振荡器(VCO)微波单片集成电路(MMIC),MMIC主要由6频段振荡电路、控制电路、译码电路等组成。将10~20 GHz的频率范围分为6个频段覆盖,从而将电调电压控制在5 V以内。基于GaAs异质结双极晶体管(HBT) 2μm工艺对所设计的VCO进行了流片验证,芯片面积为3.4 mm×3.2 mm。测试结果表明,在室温下,当电源电压为5 V、电调电压在0~5 V时,每个频段VCO可覆盖的频率为9.58~11.6 GHz、11.06~13.23 GHz、12.77~14.89 GHz、14.21~16.48 GHz、16~18.48 GHz和17.7~20.17 GHz;当电调电压为2.5 V、频偏为100 kHz时,每个频段VCO的相位噪声分别为-91.8、-90.5、-90.3、-90、-88.2和-87.1 dBc/Hz。因此,该6频段VCO覆盖了10~20 GHz的频率范围,且每段VCO的相位噪声指标良好,可满足低压电子系统的应用需求。     

L波段宽带低相噪VCO的设计与制作

提出了一种基于PCB工艺的L波段宽带低相噪VCO电路拓扑结构.采用基极和发射极双端调谐的方式,并引入可变电容反馈,实现了电路的超宽带.同时在低损耗的FR4基板上制作微带小电感以形成高Q谐振器,降低了VCO的相位噪声.基于此方法设计得到的L波段宽带VCO比同类薄膜工艺产品相位噪声低了5 dB以上.     

A Novel Broad-Band MMIC VCO Using an Active Inductor

This paper proposes a novel broad-band MMIC VCO using an active inductor. This VCO is composed of a serial resonant circuit, in which the capacitor is in series with an active inductor that has a constant negative resistance. Since the inductance value of this active inductor is inversely proportional to the square of the transconductance and can vary widely with the FETs gate bias control, a broad-band oscillation tuning range can be obtained. Furthermore, since this active inductor can generate a constant negative resistance of more than 50 , the proposed VCO can oscillate against a 50- output load immediately without using additional impedance transformers. We have fabricated the VCO using a GaAs MESFET process. A frequency tuning range of more than 50%, from 1.56 to 2.85 GHz, with an output power of 4.4±1.0 dBm, was obtained. With a carrier of 2.07 GHz, the phase noise at 1-MHz offset was less than –110 dBc/Hz. The chip size was less than 0.61 mm², and the power consumption was 80 mW. This broad-band analog design can be used at microwave frequencies in PLL applications as a compact alternative to other types of oscillator circuits.     

Ku波段源极调谐HFET MMIC VCO

利用S参数分析和负阻分析设计了一个源端调谐的Ku波段HFET单片集成VCO,并获得了一次设计投片成功.提取了GaAs HFET的大信号模型,利用栅源终端阻抗的二维扫描确定了漏极负阻,以此为依据进行输出匹配网络的优化设计.给出了电路制作和测试结果,在17.79～17.89GHz频率上获得了16dBm的输出功率.     

Ku波段源极调谐HFET MMIC VCO

利用S参数分析和负阻分析设计了一个源端调谐的Ku波段HFET单片集成VCO,并获得了一次设计投片成功.提取了GaAs HFET的大信号模型,利用栅源终端阻抗的二维扫描确定了漏极负阻,以此为依据进行输出匹配网络的优化设计.给出了电路制作和测试结果,在17.79～17.89GHz频率上获得了16dBm的输出功率.     

4.2GHz 1.8V CMOS LC压控振荡器

基于Hajimiri提出的VCO相位噪声模型,分析了差分LC VCO电路参数对于相位噪声的影响。根据前面的分析,详细介绍了LC VCO电路的设计方法:包括高Q值片上电感的设计、变容MOS管的设计以及尾电流的选取。采用SMIC 0.18μm 1P6 M、n阱、混合信号CMOS工艺设计了一款4.2GHz 1.8V LC VCO。测试结果表明:当输出频率为4.239GHz时,频偏1MHz处的相位噪声为-101dBc/Hz,频率调节范围为240MHz。     

面向5GHz无线应用的单片InGaP/GaAs HBT压控振荡器

介绍了一种由商用InGaP/GaAs异质结双极晶体管工艺制成、基于负阻原理的单片压控振荡器,此电路定位于5GHz频段下的无线应用.在实际使用中,除了旁路和去耦电容外,无需外接其他外部元件.测试得到的输出频率范围超过300MHz,为4.17～4.56GHz,与仿真结果非常吻合;相位噪声为-112dBc/Hz@1MHz;在3.3V电源电压下,其核心部分的直流功耗为15.5mW,输出功率为0～2dBm.为了与其他振荡器比较,还通过计算得到了相位噪声优值,约为-173.2dBc/Hz.同时,还讨论了负阻振荡器的原理和设计方法.     

应用于K波段使用了一种新的可变电感的20~25.5G的压控振荡器

A novel transformer-type variable inductor is proposed to achieve a wide tuning range at frequencies as high as K band. The variable inductor is designed, and an intuitive model is built to analyze its performance by HFSS. A lot of mathematical analysis is done in detail. A VCO using the proposed variable inductor is designed with TSMC 0.13 μm CMOS technology for verification. The frequency tuning range of the VCO depends on the proposed variable inductor. The phase noise of the VCO depends on the quality of the LC tank （including the proposed variable inductor and varactors）. So a specific AMOS varactor is implemented to improve its quality factor. The VCO is simulated at three typical TSMC fabrication comers （TT, FF, SS） to predict its measure results. The post simulation results shows that the VCO achieves a 20-25.5 GHz continuous tuning range. Its phase noise results at 1 MHz offset are -108.4 dBc/Hz and -100.5 dBc/Hz respectively at the tuning frequencies of 19.6 GHz and 25.5 GHz. The VCO draws only 3 to 6 mA from a 1.2 V power supply.     

面向5GHz无线应用的单片InGaP/GaAs HBT压控振荡器

介绍了一种由商用InGaP/GaAs异质结双极晶体管工艺制成、基于负阻原理的单片压控振荡器,此电路定位于5GHz频段下的无线应用.在实际使用中,除了旁路和去耦电容外,无需外接其他外部元件.测试得到的输出频率范围超过300MHz,为4.17～4.56GHz,与仿真结果非常吻合;相位噪声为-112dBc/Hz@1MHz;在3.3V电源电压下,其核心部分的直流功耗为15.5mW,输出功率为0～2dBm.为了与其他振荡器比较,还通过计算得到了相位噪声优值,约为-173.2dBc/Hz.同时,还讨论了负阻振荡器的原理和设计方法.