一款毫米波超宽带GaN MMIC低噪声放大器

基于0.15μm GaN HEMT工艺,设计并实现了一款超宽带毫米波GaN低噪声放大器(LNA)微波单片集成电路(MMIC)。该放大器采用4级级联结构,其输入和输出端均采用5阶匹配网络,提高了放大器的匹配带宽;由微带线、短截线和电容组成的无电阻输入匹配网络减小了输入热噪声,优化了电路的噪声系数;在级间匹配网络中引入电阻元件,通过降低Q值扩展电路工作带宽。采用SiC衬底0.15μm AlGaN/GaN HEMT工艺进行流片,在片测试结果表明,在频率14～34 GHz时,该LNA的增益为(18±1)dB、噪声系数小于4.5 dB,在频率为39 GHz时1 dB压缩点输出功率为19 dBm,最大输入承受功率为30 dBm,相对工作带宽大于100%。研制的MMIC LNA面积为1.71 mm²,功耗为1.05 W。     

一种多模多频无线收发器前端SiGe BiCMOS低噪声放大器

基于IBM 0.18μm SiGe BiCMOS工艺,提出了一种应用于2.4～2.5GHz 802.11b/g频段的低噪声放大器(LNA).电路采用全差分发射极电感负反馈共射共基(Cascode)结构,对称电感有效地降低了芯片面积,优化了电路性能.仿真结果表明:该电路在2.4 GHz到2.5 GHz频率范围内,增益(S21)达到25 dB,噪声系数(NF)小于1.5 dB,大幅度提高了收发机系统的性能.此外,输入和输出匹配(S11,S22)分别达到-15 dB,1 dB压缩点大于-25 dBm.电源电压为2.5 V时电路总电流为3 mA.     

120 nm SiGe BiCMOS 90~100 GHz低噪声放大器

基于IBM8HP 120 nm SiGe BiCMOS工艺,分析了晶体管的最小噪声系数和最大可用增益特性。采用两级Cascode放大器级联结构,研制出一种频带为90~100 GHz的低噪声放大器(LNA)。详细分析了Cascode放大器潜在的自激可能性,采用串联小电阻的方式消除不稳定性。与电磁仿真软件Sonnet联合仿真,结果表明,在频带内,放大器的输入反射系数S11<-18 dB,输出反射系数S22<-12 dB;在94 GHz处,噪声系数为8 dB,增益为14.75 dB,输出1 dB压缩点功率为-7.9 dBm;在1.8 V供电电压下,整个电路的功耗为14.42 mW。该放大器具有低噪声、低功耗的特点。     

砷化镓射频前端LNA设计

基于砷化镓0.25μm工艺的pHEMT器件,设计了一种具有高线性度、高增益、极低噪声性能的宽带低噪声放大器(LNA).电路为共源共栅结构,并采用级间匹配以达到提高高频增益延展带宽的效果.本设计分为0.7～1.0 GHz、1.6～2.2 GHz与2.3～2.7 GHz三个频段进行外部匹配,电源电压为5 V,测试结果显示,该低噪声放大器静态工作电流为75 mA,在三个频段分别获得27.2～25.8 dB、22～20 dB、19.2～18.7 dB的高增益,并且每个频段内都有较好的增益平坦度,具有0.45～0.75 dB极低的噪声系数和20～19.5 dBm的输出1 dB压缩点.     

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.     

一种130~150 GHz毫米波低噪声放大器

基于65 nm CMOS工艺,设计了一种工作于130~150 GHz的毫米波低噪声放大器(LNA),它采用五级级联共源组态的拓扑结构。第一级电路采用最小噪声匹配,保证了放大器的噪声性能。后级电路采用最大增益匹配,保证电路具有较高的增益。对无源器件进行了结构优化,电感的品质因数在140 GHz处达到15以上。仿真结果表明,在1.2 V电源电压、0.45 V栅极偏置电压下,该LNA的直流功耗为54.1 mW。在130~150 GHz频带内,噪声系数小于7.5 dB,增益大于18 dB。芯片尺寸为0.5 mm×0.3 mm。该LNA有望被应用于D波段接收系统中。     

一种宽带CMOS低噪声放大器

基于130 nm CMOS工艺设计了一款宽带低噪声放大器(LNA),适用于Ka波段的5G应用。通过降低输入阻抗与最佳源阻抗的偏差以抑制噪声,该LNA实现了宽带的最佳噪声系数匹配。一方面,该LNA采用由LC串联组合和LC并联组合构成的宽带前端网络,在取得低噪声系数的同时,实现了宽带输入匹配;另一方面,通过体隔离技术和级间电感匹配技术提高了电路增益。同时,通过并联峰值负载技术,提高了LNA的带内增益平坦度。测试结果表明,该LNA的峰值增益为11.2 dB,-3 dB带宽为7.5 GHz(29.1～36.6 GHz)。噪声系数为5.9～6.6 dB,与仿真的最小噪声系数非常接近。输入反射系数(<-10 dB)带宽为6.7 GHz(28.3～35 GHz)。该LNA在1.2 V电源电压下功耗为9 mW,芯片面积为0.54 mm²。     

3~10 GHz平坦增益超宽带CMOS LNA设计

提出了一种基于共源共栅及电阻并联反馈结构的超宽带低噪声放大器(LNA)。在3~10GHz的工作频段范围内,采用电阻并联反馈和π型匹配网络结构,实现宽带输入匹配,并有效减小整个电路的噪声系数。利用共源共栅输出漏极的并联峰化技术,实现平坦的高频增益及噪声的有效抑制。采用源极电感(Ls)负反馈及晶体管M3构成的源极跟随器,提高电路的线性度和输出匹配。基于TSMC 0.18μm RFCMOS工艺库,采用Cadence Spectre RF,对LNA原理图和版图进行仿真。仿真结果显示,该LNA的S11和S22均小于-10dB,S12小于-32dB,S21为11.38±0.36dB,噪声系数为3.37±0.2dB,P1dB和IIP3分别为-9.41dBm和-2.7dBm。设计的LNA在带宽内具有良好的输入输出匹配、较好的反向隔离度及线性度、高且平坦的增益和低且平坦的噪声系数。     

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。     

抗5G信号干扰的C频段卫星地球站射频前端LNA

设计一款有效屏蔽5G信号的C频段卫星通信地球站的接收前端LNA(低噪声放大器),详细描述最佳噪声系数匹配的原理,以及最佳源反射系数匹配在史密斯圆图上的实现,并将其应用到C频段的低噪声放大模块上。该模块采用最小噪声系数匹配的方法,在3.7～4.2 GHz带宽内具有40 dB左右的增益,并且在带外(3.5～3.6 GHz、4.8～4.9GHz)有40 dBc的良好抑制,满足未来对5G信号干扰的屏蔽。     

3．1～10．6GHz超宽带低噪声放大器的设计

基于SIMC0．18μmRFCMOS工艺技术,设计了可用于3．1—10．6GHzMB—OFDM超宽带接收机射频前端的CMOS低噪声放大器（LNA）。该LNA采用三级结构：第一级是共栅放大器,主要用来进行输入端的匹配;第二级是共源共栅放大器,用来在低频段提供较高的增益;第三级依然为共源共栅结构,用来在高频段提供较高的增益,从而补偿整个频带的增益使得增益平坦度更好。仿真结果表明：在电源电压为1．8v的条件下,所设计的LNA在3．1～10．6GHz的频带范围内增益（521）为20dB左右,具有很好的增益平坦性f±0．4dB）,回波损耗S11、S22均小于-10dB,噪声系数为4．5dB左右,IIP3为-5dBm,PIdB为0dBm。     

Design of a 40-GHz LNA in 0.13-μm SiGe BiCMOS

A low-noise amplifier (LNA) operated at 40 GHz is designed. An improved cascode configuration is proposed and the design of matching networks is presented. Short-circuited coplanar waveguides (CPWs) were used as inductors to achieve a high Q-factor. The circuit was fabricated in a 0.13-μm SiGe BiCMOS technology with a transistor transit frequency fT of 103 GHz. The chip area is 0.21 mm2. The LNA has one cascode stage with a-3 dB bandwidth from 34 to 44 GHz. At 40 GHz, the measured gain is 8.6 dB; the input return loss, S11, is-16.2 dB; and the simulated noise figure is 5 dB. The circuit draws a current of only 3 mA from a 2.5 V supply.     

一种采用有源电感的可调增益小面积超宽带低噪声放大器

设计了一款采用可调谐有源电感（TAI）的可调增益的小面积超宽带低噪声放大器(LNA),输入级采用共基极结构,输出级采用射随器结构,分别实现了宽带输入和输出匹配;放大级采用带有反馈电阻的共射共基结构以取得宽的带宽,并采用TAI作负载,通过调节TAI的多个外部偏压使LNA的增益可调。结果表明,该LNA在2~9GHz的频带内,通过组合调节有源电感调节端口的偏压可实现S21在16.5~21.1dB的连续可调;S11小于-14.7dB;S22小于-19.3dB;NF小于4.9dB;芯片面积仅为0.049mm2。     

220GHz低噪声放大器研究

基于IHP锗硅BiCMOS工艺,研究和实现了两种220 GHz低噪声放大器电路,并将其应用于220 GHz太赫兹无线高速通信收发机电路。一种是220 GHz四级单端共基极低噪声放大电路,每级电路采用了共基极（Common Base, CB）电路结构,利用传输线和金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal, MIM)电容等无源电路元器件构成输入、输出和级间匹配网络。该低噪放电源的电压为1.8 V,功耗为25 mW,在220 GHz频点处实现了16 dB的增益,3 dB带宽达到了27 GHz。另一种是220 GHz四级共射共基差分低噪声放大电路,每级都采用共射共基的电路结构,放大器利用微带传输线和MIM电容构成每级的负载、Marchand-Balun、输入、输出和级间匹配网络等。该低噪放电源的电压为3 V,功耗为234 mW,在224 GHz频点实现了22 dB的增益,3 dB带宽超过6 GHz。这两个低噪声放大器可应用于220 GHz太赫兹无线高速通信收发机电路。     

一种S波段平衡式限幅低噪声放大器的设计

介绍了一种小型化平衡式限幅低噪声放大器。该放大器采用Lange桥平衡结构,在实现低噪声的同时,保证了小电压驻波比;在3.0～3.5GHz频带内,噪声系数小于1.3dB,输入输出驻波系数小于1.3,增益大于27dB,平坦度±0.6dB以内,输出1dB压缩点大于12dBm。该放大器能够承受最大5W的连续波功率输入,且大功率输入时的驻波系数小于1.3。     

A 40-GHz Low-Noise Amplifier With a Positive-Feedback Network in 0.18-$mu{hbox{m}}$ CMOS

A novel circuit topology for a CMOS millimeter-wave low-noise amplifier (LNA) is presented in this paper. By adopting a positive-feedback network at the common-gate transistor of the input cascode stage, the small-signal gain can be effectively boosted, facilitating circuit operations at the higher frequency bands. In addition, $LC$ ladders are utilized as the inter-stage matching for the cascaded amplifiers such that an enhanced bandwidth can be achieved. Using a standard 0.18-$mu{hbox{m}}$ CMOS process, the proposed LNA is implemented for demonstration. At the center frequency of 40 GHz, the fabricated circuit exhibits a gain of 15 dB and a noise figure of 7.5 dB, while the return losses are better than 10 dB within the 3-dB bandwidth of 4 GHz. Operated at a 1.8-V supply, the LNA consumes a dc power of 36 mW.      

2～12 GHz CMOS超宽带低噪声放大器设计

提出了一种基于双反馈电流复用结构的新型CMOS超宽带(UWB)低噪声放大器(LNA),放大器工作在2～12 GHz的超宽带频段,详细分析了输入输出匹配、增益和噪声系数的性能。设计采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺,在1.4 V工作电压下,放大器的直流功耗约为13mW(包括缓冲级)。仿真结果表明,在2～12 GHz频带范围内,功率增益为15.6±1.4 dB,输入、输出回波损耗分别低于-10.4和-11.5 dB,噪声系数(NF)低于3 dB(最小值为1.96 dB),三阶交调点IIP3为-12 dBm,芯片版图面积约为712μm×614μm。     

增益可调宽带CMOS低噪声放大器设计

设计了一种应用于超宽带系统中的可变增益宽带低噪声放大器。电路中采用了二阶巴特沃斯滤波器作为输入和输出匹配电路;采用了两级共源共栅结构实现电路的放大,并通过控制第二级的电流,实现了在宽频带范围内增益连续可调;采用了多栅管(MGTR),提高了电路的线性度;设计基于SMIC 0.18μm CMOS工艺。仿真结果显示,在频带3~5 GHz的范围内最高增益17 dB,增益波动小于1.8 dB,输入和输出端口反射系数分别小于-10 dB和-14 dB,噪声系数nf小于3.5 dB,当控制电压Vctrl=1.4 V时,IIP3约为2 dBm,电路功耗为16 mW。     

Ka波段低噪声放大器的设计

利用pHEMT工艺设计了一个Ka波段微波单片低噪声放大器电路。电路采用四级放大的结构形式。利用微带电路实现射频输入、输出和级间匹配。采用多目标优化方法对电路增益、噪声系数、驻波比、稳定系数和输出1dB压缩点等特性进行了研究。设计出一个增益大于20dB,噪声系数小于1．0dB,1dB压缩点的输出功率在10dBm以上,性能优异的LNA。     

Concurrent design of Schottky diode limiter and LNA

In this paper concurrent design of Schottky diode based limiter and low noise amplifier (LNA), based on noise matching, is investigated to achieve minimum noise figure (NF) of the receiver chain. In design procedure of the LNA, the noise figure is minimum, gain at central frequency is 14.5 dB, and limiter structure tolerates up to 5 W continuous wave input power. In the proposed concurrent design, a pass-band filter is applied at the LNA output to attenuate undesired out-of-band signals. In the proposed design, the limiter-LNA is implemented with a 0.25 µm gate length AlGaAs/InGaAs pHEMT process. Measured noise figure of chain is 2.7 dB and average gain over 8.5–9.5 GHz frequency range and the gain at 9 GHz center frequency are 10 dB and 14.5 dB respectively. The performance results of proposed matching network are compared with traditional 50 Ω matching networks in limiter-LNA with identical circuit specifications.