具有HEMT和MMIC的Ku波段低噪声放大器

本文介绍了由HEMT和MMIC组成的一种新颖的Ku波段低噪声放大器,放大器第一级采用了HEMT和反馈技术以同时获得噪声和增益的最佳化,讨论了这种放大器的设计,MMIC采用了二次混合微波集成,放大嚣输入和输出端均为BJ-120波导。在11.7—12.2GHz频率下,放大器噪声系数小于1.9dB,增益大于27±0.25dB,输入和输出驻波比小于1.4。     

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.     

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。     

26-40GHz单片微波集成低噪声放大器研究

采用法国OMMIC公司70nm GaAsm HEMT工艺,设计实现一款26-40GHz单片微波集成(MMIC)低噪声放大器,该电路采用四级级联结构,仿真结果表明:在工作频段内增益达到29dB,输入回波损耗优于-10dB,输出回波损耗优于-15dB。     

超低功耗Q波段低噪声放大器芯片的设计和实现

采用GaAs赝配HEMT单片微波集成电路(MMIC)工艺和堆栈偏置技术设计实现了一款Q波段低噪声放大器(LNA)芯片.该放大器采用4级级联的堆栈偏置拓扑结构,前两级电路在确保较低输入回波损耗的同时优化了放大器的噪声系数,后两级电路则采用最大增益的匹配方式,确保放大器具有良好的增益平坦度和较小的输出回波损耗.该LNA芯片最终尺寸为3 250 μm×1 500 μm,实测结果表明在40～46 GHz工作频率内放大器工作稳定,小信号增益大于23 dB,噪声系数小于3.0 dB,在4.5V工作电压下消耗电流约6 mA.此外,在片实测结果和设计结果符合良好.     

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40W功率放大器MMIC的设计和实现

采用0.15μm栅长GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺，研制了一款Ka波段大功率、高效率功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。电路采用三级放大结构，在输入、输出端采用Lange耦合器进行功率分配和合成，输入匹配网络加入RC稳定结构以提升电路稳定性，末级器件采用改进型电抗式Bus-bar总线合成匹配网络，在保证各路平衡性的同时，调整器件电压和电流波形，提高电路的输出功率和功率附加效率。测试结果表明，在34～36 GHz频带内，放大器MMIC的饱和输出功率达到40 W,功率增益达到18 dB,功率附加效率达到30%。该功率放大器可有效改善毫米波发射系统的信号传输距离和作用精度。     

一款130～140GHz MMIC低噪声放大器

基于90 nm栅长的InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款工作于130 ～140 GHz的MMIC低噪声放大器(LNA).该款放大器采用三级级联的双电源拓扑结构,第一级电路在确保较低的输入回波损耗的同时优化了放大器的噪声,后两级则采用最大增益的匹配方式,保证了放大器具有良好的增益平坦度和较小的输出回波损耗.在片测试结果表明,在栅、漏极偏置电压分别为-0.25 V和3V的工作条件下,该放大器在130～ 140 GHz工作频带内噪声系数小于6.5 dB,增益为18 dB±1.5 dB,输入电压驻波比小于2:1,输出电压驻波比小于3:1.芯片面积为1.70 mm×1.10 mm.该低噪声放大器有望应用于D波段的收发系统中.     

E/D GaAs PHEMT多功能MMIC设计

基于E/D GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺研制了Ku波段多功能MMIC芯片。该MMIC集成了数字驱动器和微波电路,内含6bit数控移相器、6bit数控衰减器、3个低噪声放大器、4个数控单刀双掷开关、多个TTL数字驱动器。其中两个低噪声放大器采用了电流复用技术,总直流功耗小于275mW,实现了节能。测试结果表明:发射支路增益大于2dB,输出P1dB大于9dBm;接收支路增益大于10dB,输出P1dB大于7dBm,噪声系数小于8dB。相对移相误差均方根值(RMS)在发射和接收模式下均小于6°,附加调幅小于1.5dB;衰减误差RMS小于0.7dB,附加调相小于4°。     

高效率X波段GaN MMIC功率放大器的研制

突破了GaN MMIC功率放大器的设计、制造、测试等关键技术,研制成功X波段GaN MMIC功率放大器。设计及优化了电路拓扑结构及电路参数,放大器芯片采用了国产外延材料及标准芯片制作工艺。单片功率放大器包含两级放大电路,采用了功率分配及合成匹配电路,输入输出阻抗均为50Ω。制作了微波测试载体及夹具,最终实现了X波段GaN MMIC功率放大器微波参数测试。在8.7～10.9 GHz频率范围内,该功率放大器输出功率大于16 W,功率增益大于14 dB,增益波动小于0.4 dB,输入驻波比小于2∶1,功率附加效率大于40%,带内效率最高达52%。     

A NOVEL Ku-BAND LOW NOISE AMPLIFIER WITH HEMT AND GaAs MMIC

A novel Ku-band low noise amplifier with a high electron mobility transistor (HEMT)and a GaAs monolithic microwave integrated circuit (MMIC) has been demonstrated. Its noisefigure is less-than 1.9dB with an associated gain larger than 27dB and an input/output VSWRless than 1.4 in the frequency range of 11.7-12.2GHz. The HEMT and the microwave series in-ductance feedback technique are used in the first stage of the amplifier, and a Ku-band MMIC isemployed in the last stage. The key to this design is to achieve an optimum noise match and a min-imum input VSWR matching simultaneously by using the microwave series inductance feedbackmethod. The B J-120 waveguides are used in both input and output of the amplifier.     

X-band monolithic series feedback LNA

AnX-band monolithic three-stage low-noise amplifier (LNA) employing series feedback has demonstrated 1.8-dB noise figure with 30.0-dB gain and an input VSWR less than 1.2:1 at 10 GHz. The key to this design is using monolithic technology to obtain an exactly repeatable series feedback inductance to achieve a simultaneous noise match and input VSWR match.     

2.8～4.2GHz MMIC低噪声放大器

报道了基于0.25μm GaAs PHEMT工艺的2.8～4.2GHz MMIC低噪声放大器,详细介绍和分析了低噪声放大器的器件基础和设计原理,设计采用源极串联电感负反馈方法使输入阻抗共轭匹配和最小噪声匹配趋于一致,偏置网络采用自偏置栅压、单电源供电,并用ADS软件仿真。电路评估板选用Rogers RO4350B,在2.8～4.2GHz频段内测得增益大于20dB、增益平坦度小于2.5dB、噪声系数小于2.3dB、输入输出驻波比小于2.0。     

基于反馈技术的宽带低噪声放大器的设计

介绍了宽带放大器的设计方法和负反馈技术。选用增益高、噪声小的高电子迁移率晶体管（HEMT）ATF54143,利用负反馈和宽带匹配技术,设计制作了一个高增益低噪声放大器,并借助于安捷伦公司的微波电路仿真软件ADS进行仿真和优化。测试表明,在50-300 MHz的频率范围内,低噪声放大器的增益大于22 dB,平坦度小于±0.3 dB,噪声系数小于1.25,输入驻波小于1.4,输出驻波小于1.3。     

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。     

X波段GaN单片电路低噪声放大器

采用0.25μm GaN HEMT制备工艺在AlGaN/GaN异质结材料上研制了高性能X波段GaN单片电路低噪声放大器.GaN低噪声单片电路采取两级微带线结构,10V偏压下芯片在X波段范围内获得了低于2.2 dB的噪声系数,增益达到18 dB以上,耐受功率达到了27 dBm.在耐受功率测试中发现GaN低噪声HEMT器件...     

A monolithically integrated HEMT-HBT low noise high linearityvariable gain amplifier

We report on a 1-6 GHz HEMT-HBT three-stage variable gain amplifier (VGA), which is realized using selective molecular beam epitaxy (MBE). The VGA integrates an HEMT low noise amplifier with an HBT analog current-steer variable gain cell and output driver stage to achieve a combination of low noise figure, wide gain control, and high linearity. The HEMT-HBT VGA MMIC obtains a maximum gain of 21 dB with a gain control range >30 dB, a minimum noise figure of 4.3 dB, and an input IP3 (IIP3) greater than -4 dBm over 25 dB of gain central range. By integrating an HEMT instead of on HBT preamplifier stage, the VGA noise figure is improved by as much as 2 dB compared to an all-HBT single-technology design. The HEMT-HBT MMIC demonstrates the functional utility and RF performance advantage of monolithically integrating both HEMT and HBT devices on a single substrate     

采用反馈法使微波低噪声FET放大器同时获得最佳噪声和最小驻波的研究

本文讨论了采用反馈法的优点,对应用反馈技术使微波低噪声FET放大器同时获得最佳噪声和最小驻波问题进行了研究分析,讨论了放大器的设计,给出了计算和实验结果。在7.6～9GHz下,两级放大器增益18dB,噪声系数小于2.4dB,输入驻波小于2.1。