L波段载板式双平衡限幅低噪声放大器北大核心CSCD

设计了L波段PIN限幅器芯片和低噪声放大器芯片,并将这两种芯片集成在载板上,组成小尺寸双平衡限幅低噪声放大器。低噪声放大器采用负反馈结构,降低噪声系数和改善增益平坦度。采用双平衡式结构,提高限幅器的功率容量,提高了1dB增益压缩点输出功率。对传统兰格桥结构作了改进,缩小了电路面积。该限幅低噪声放大器工作电压5V,电流40mA。测试结果显示,在频带1.2~1.4GHz内,噪声系数小于1.2dB,增益大于28dB,P1dB大于6dBm,能够承受脉冲功率150 W(脉宽200μs和占空比为20%)。体积为7.5mm×5.0mm×0.9mm。     

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。     

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.     

宽带低噪声放大器单片微波集成电路

从行波放大器设计理论出发,研制了一款基于低噪声GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计的2~20 GHz单片微波集成电路(MMIC)宽带低噪声放大器。该款放大器由九级电路构成。为了进一步提高放大器的增益,采用了一个共源场效应管和一个共栅场效应管级联的拓扑结构,每级放大器采用自偏压技术实现单电源供电。测试结果表明,本款低噪声放大器在外加+5 V工作电压下,能够在2~20 GHz频率内实现小信号增益大于16 dB,增益平坦度小于±0.5 dB,输出P-1 dB大于14 dBm,噪声系数典型值为2.5 dB,输入和输出回波损耗均小于-15 dB,工作电流仅为63 mA,低噪声放大器芯片面积为3.1 mm×1.3 mm。     

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。     

5~6 GHz限幅低噪声放大器的研制

采用GaAs增强型pHEMT工艺,将限幅器和低噪声放大器集成在同一衬底,设计了一款用于5~6 GHz的限幅低噪声放大器。限幅器采用PIN二极管进行设计,低噪声放大器采用并联负反馈、源级电感负反馈以及电流复用结构,减小功耗的同时改善了增益平坦度和稳定性。测试结果表明,在工作频带内,限幅低噪声放大器的增益为27±0.2 dB,噪声系数为1.1~1.3 dB,总功耗为240 mW,耐功率大于46 dBm(2 ms脉宽,30%占空比),芯片尺寸为3.3 mm×1.3 mm。     

毫米波单片平衡放大器

研制了一款毫米波(26～40 GHz)平衡式单片放大器芯片。放大器基于0. 15μm GaAs pHEMT工艺,实现了毫米波全频段(26～40 GHz)增益放大。采用Lange桥平衡结构,使放大器较于单边放大器有更好的输入输出驻波比,更大的1 dB增益压缩输出功率。设计时结合pHEM T晶体管小信号和大信号模型,采用自偏和RLC并联负反馈结构,在减小芯片面积的同时提高了电路的稳定性。放大器芯片尺寸仅1. 6 mm×1. 6 mm,在工作频率26～40 GHz内,测试结果表明:输入、输出驻波比小于1. 5,增益在11 dB附近,平坦度在±0. 5 dB,1 dB增益压缩输出功率大于11 dBm。测试结果验证了设计的正确性。     

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。     

X波段平衡式限幅低噪声放大器MMIC

为满足接收机的小型化需求，基于GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计了一款用于8～12 GHz的平衡式限幅低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC)。将Lange电桥、限幅器、LNA集成在同一衬底上，Lange电桥采用异形设计，芯片比传统尺寸降低30%以上；限幅器级间采用电感匹配结构，提升MMIC的工作带宽；LNA采用并联负反馈、源极电感负反馈以及电流复用拓扑结构，实现超低功耗和良好的稳定性。芯片采用整体最优化设计，在片测试结果表明，在工作频带内，限幅LNA MMIC芯片的增益为(25±0.2)dB(去除1 dB斜率),噪声系数小于1.6 dB,总功耗小于100 mW,耐功率大于46 dBm,该芯片尺寸为2.8 mm×2.4 mm,充分体现了集成工艺的性能和尺寸优势。     

5～13 GHz GaAs限幅低噪声放大器MMIC

基于0.15 μm GaAs pin二极管和GaAs PHEMT工艺,设计并实现了一款5～13 GHz限幅低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC).该MMIC中限幅器采用三级反向并联二极管结构,优化了插入损耗和耐功率性能;LNA采用两级级联设计,利用负反馈和源电感匹配,在宽带下实现平坦的增益和较小的噪声;限幅器和LNA进行一体化设计,实现了宽带耐功率和低噪声目标.测试结果表明,在5～13GHz内,该MMIC的小信号增益大于20 dB,噪声系数小于1.8 dB,耐功率大于46 dBm(2 ms脉宽,30％占空比),总功耗小于190 mW,芯片尺寸为3.3 mm×1.2 mm.限幅LNA MMIC芯片的尺寸较小,降低了组件成本,同时降低了组件装配难度,提高通道之间的一致性.     

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。     

4～20GHz超宽带低噪声放大器单片电路

采用分布式放大器设计原理,基于GaAs PHEMT低噪声工艺技术,研制了一款超宽带低噪声放大器单片电路。该款放大器选用分布式拓扑结构,由五级电路构成,为了进一步提高分布式放大器的增益,在每一级又采用了两个场效应晶体管(FET)串联结构。放大器采用了自偏压单电源供电,因为每级有两个FET串联,自偏压电路更为复杂,通过多个电阻分压的方式确定了每个FET的工作点。测试结果表明,该放大器在频率4～20 GHz内,增益大于14 dB,噪声系数小于3.0 dB,增益平坦度小于±1.0 dB,输入驻波比小于1.5∶1,输出驻波比小于1.8∶1,1 dB压缩点输出功率大于10 dBm。放大器的工作电压为8 V,电流约为50 mA,芯片面积为2.0 mm×2.0 mm。     

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。     

0.8～8.5 GHz宽带单片低噪声放大器

利用负反馈放大器设计原理,采用GaAs PHEMT工艺技术,设计制作了一种微波宽带GaAs PHEMT低噪声放大器芯片,并给出了详细测试曲线.该放大器由两级组成,采用负反馈结构,工作频率0.8～8.5 GHz,整个带内功率增益19 dB,噪声系数1.55 dB,增益平坦度小于±0.7 dB,输入驻波比1.6,输出驻波比1.8,1 dB压缩点输出功率大于10 dBm,芯片内部集成偏置电路,单电源 5 V供电,芯片具有良好的温度特性.该芯片面积为2.5 mm × 1.2 mm.     

Q波段2W平衡式GaAs pHEMT功率MMIC

报道了一款采用0.15μm GaAs功率MMIC工艺研制的Q波段平衡式功率放大器芯片。芯片采用Lange耦合器进行功率合成。在该平台工艺规则限制条件下,按照传统设计方法设计的Lange耦合器无法满足平衡式放大器设计需求。文中提出了解决方法,对Lange耦合器的端接阻抗进行优化,使得设计的Lange耦合器物理尺寸符合工艺规则要求。放大器采用三级放大拓扑结构,同时综合应用三维和平面场仿真技术,提高电路仿真精度。芯片在43~46GHz频带范围内、6V偏置、连续波工作条件下,饱和输出功率大于33dBm,效率大于15%,功率增益大于14dB,线性增益为16dB,线性增益平坦度小于±0.8dB,芯片面积3.9mm×4.8mm。     

高增益自偏S波段MMIC低噪声放大器

报道了具有高增益自偏结构的低噪声S波段MMIC宽带低噪声高增益放大器.该放大器是采用国际先进的0.25μm PHEMT工艺技术加工而成.电路设计采用了两级级联负反馈结构,并采用电阻自偏压技术,单电源供电,使用方便,可靠性高,一致性好.MMIC芯片测试指标如下:在1.9～4.2GHz频率范围内,输入输出驻波小于2.0,线性功率增益达30dB,带内增益平坦度为±0.7dB,噪声系数小于2.7dB.芯片尺寸:1mm×2mm×0.1mm.这是国内报道的增益最高,芯片面积最小的S波段放大器.     

基于GaAs PHEMT的6~10GHz多功能芯片

介绍了一种基于GaAs PHEMT工艺的多功能芯片(MFC)设计。该芯片主要用于双向放大,具有低噪声性能和中等功率能力。综合考虑噪声、功率、效率和有源器件的正常工艺波动,选取合适的器件及其工作点、电路拓扑结构,使电路性能达到最优。采用大信号模型、噪声模型和开关模型联合仿真完成该芯片设计,并对版图进行电磁场仿真。测试结果表明,在6~10GHz频带内:小信号增益大于18.5 dB,增益平坦度小于±0.2 dB,输入/输出电压驻波比小于1.4:1,噪声系数小于2.2 dB,1 dB压缩点输出功率大于14 dBm。芯片尺寸为2.4 mm×2.6 mm。     

一种超宽带正交可切换双通道接收模组

文中设计了一种超宽带双通道正交可切换接收模组,采用射频多功能基板和一体化集成金属化管壳的SiP(System in Package)封装方案,实现了传统微波频段多通道组件的低成本、轻小型化封装集成。该接收模组工作频带覆盖P、L、S波段近5.5倍频宽度,实现双通道接收限幅、低噪声放大、通道间正交切换和时延调制功能。经实物测试,接收模组全频带噪声系数优于1.6 dB,单通道小信号增益大于27 dB,带内增益平坦度优于+/-1.6 dB,输入输出端口驻波系数优于1.6,正交通道间相位不平衡度小于8°,幅度不平衡度小于0.8 dB,整个双通道接收模组(含金属管壳封装)外形尺寸47 mm×47 mm×5.6 mm,重量13g。     

8～18 GHz微波低噪声放大器的设计与实现

采用平衡式结构设计了微波宽带低噪声放大器,测试结果:在频率为8～18GHz的宽带内增益大于30dB,增益平坦度小于3dB,噪声系数小于2.0dB,输入输出驻波比小于2.5,1dB压缩点输出功率为15.8dBm。该放大器制作在氧化铝陶瓷基板上。     

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。