12GHz波段GaAs双栅MESFET单片混频器

研制了用于直播卫星接收机的12GHz波段GaAs双栅MESFET单片混频器。为了缩小芯片面积,把一个缓冲放大器直接与混频器的中频端口连接,而不采用中频匹配电路。混频器和缓冲放大器分开制造在两个芯片上,以便单独测量。混频器芯片尺寸为0.96×1.26mm~2,缓冲放大器芯片尺寸为0.96×0.60mm~2。混频器的双栅FET,以及缓冲放大器的单栅FET的电极间距很小。栅长和栅宽各1μm和320μm。在11.7～12.2GHz,带有缓冲放大器的混频器提供转换增益为2.9±0.4dB,单边带噪声系数12.3±0.3dB。本振(LO)频率为10.8GHz。低噪声变频器由单片前置放大器、镜象抑制滤波器,以及单片中频放大器与混频器连接构成。在同一频段,变频器提供转换增益为46.8±1.5dB,单边带噪声系数为2.8±0.2dB。     

C波段LTCC高频前端模块的研究与实现

针对现有雷达高频接收组件尺寸大、集成度不高的情况,采用低温共烧陶瓷(LTCC)多层基板、单片微波集成电路(MMIC)芯片和微组装技术,设计和实现了C波段LTCC高频前端模块。该模块采用二次混频方案,包含限幅器、放大器、滤波器、衰减器、混频器等;其中主要器件用MMIC芯片实现,滤波器埋置在LTCC多层基板中实现,极大减小了模块的尺寸,模块最终尺寸为64 mm×20 mm×1.1 mm,比现有的接收组件尺寸减小了50%。经测试,该LTCC高频前端模块的增益大于40 dB,带内平坦度小于2 dB,噪声系数小于5 dB,镜像抑制度优于51 dB。可将高频前端模块应用于雷达高频接收组件中,从而减小组件尺寸。     

12GHz频段GaAs双栅MESFET单片混频器

用于直播卫星接收机中的12GHz频段GaAs双栅MESFET单片混频器已经研制成功。为了减小芯片尺寸,缓冲放大器直接连在混频器的中频输出端后面,而不采用中频匹配电路。混频器和缓冲器制作在各自的芯片上,以便能分别测量。混频器芯片尺寸是0.96×12.6mm,缓冲器芯片尺寸是0.96×0.60mm。用于混频器的双栅FET和用于缓冲器的单栅FET都具有间隔紧密的电极结构。栅长和栅宽分别是1μm和320μm。带有缓冲放大器的混频器在11.7～12.2GHz射频频段提供2.9±0.4dB变频增益和12.3±0.3dB单边带(SSB)噪声系数。本振频率是10.8GHz。将一个单片前置放大器、一个镜象抑制滤波器和一个单片中频放大器与混频器连接起来构成低噪声变频器。变频器在上述频段内提供46.8±1.5dB的变频增益和2.8±0.2dB单边带噪声系数。     

S波段单片低噪声放大器与混频器

南京电子器件研究所最近利用76mmGaAsMMIC工艺线研制出数种单片电路。封面照片为S波段低噪声放大器与混频器单胞及大圆片照片，初步微波性能如下：放大器：增益＞22dB；噪声系数＜1．5dB；输入输出驻波＜1．5混频器：变频增益＞4dB；各端口驻波＜1．5；各端口隔离度＞24dB电源：±5VS波段单片低噪声放大器与混频器     

0.18μm CMOS X波段接收机射频前端设计

本文给出了一个采用TSMC 0.18 m CMOS工艺应用于X波段SAR(合成孔径雷达)的单片接收机射频前端的设计。接收机前端由低噪声放大器和混频器组成,低噪声放大器工作在9 GHz~11GHz,混频器将10GHz的射频信号转换到2GHz中频,本振信号由片外提供。在X波段频率下,尽管CMOS 0.18μm工艺特征频率比较低,工作仍然实现了低噪声系数,提高了集成度。测试结果表明,本设计在300MHz的带宽上实现了20dB的转换增益,噪声系数达到2.7Db,输入1dB压缩点达到-19.2dBm,在1.8V的电源电压下前端消耗26.6mA电流,芯片面积为1.3×0.97mm2。     

一种ISM 2.4GHz的低功耗低中频射频接收机前端

本文描述了一种工作在2.4GHz ISM频段的低功耗、低中频射频接收机前端电路,使用TSMC 0.13um CMOS工艺。整个前端包括一个低噪声放大器以及两次变频下变换混频器。低噪声放大器通过在输入级引入额外的栅-源电容实现了低功耗与低噪声的设计;在下变换混频器设计中,分别使用一个单平衡射频混频器以及两个双平衡低中频混频器实现两次变频下变换技术;射频混频器输入晶体管源极串联电感-电容谐振网络以及低噪声放大器输出级的电感-电容谐振网络总共实现了30dB的镜像抑制率。整个前端占用芯片面积约0.42mm2,在1.2V的供电电压下,仅耗功率4.5mW,实现了4dB的噪声系数,在高增益模式下,获得-22dBm的三阶交调线性度,整个链路电压增益为37dB。     

CMOS蓝牙接收机前端的设计

采用TSMC 0.25μm CMOS工艺,设计了一个全集成2.4 GHz低中频蓝牙接收机前端,包括低噪声放大器(LNA)和混频器(Mixer)。LNA采用源极电感负反馈差分结构,混频器采用吉尔伯特(Gilbert)有源双平衡结构。在2.5 V工作电压下,整个接收机前端增益22.5 dB,噪声系数6.3 dB,三阶输入截止点-15.3 dBm,功耗38.4 mW。     

S波段接收机通道仿真与电路设计

采用自顶向下的设计方法,设计了工作于S波段的带宽为100MHz的雷达接收机前端电路。使用Agilent公司的ADS微波设计软件对系统性能给予了仿真论证。在系统性能仿真可行的情况下,分别设计出低噪声放大器、混频器、中频放大器模块,仿真结果均达到要求。前端仿真结果为：增益大于75dB,噪声系数小于3dB,镜相抑制度为60dB,灵敏度为-90dBm,动态范围为50dB。     

基于0.15 μm pHEMT的超宽带低噪声放大器

采用RC负反馈、源极电感负反馈等方法,设计并制作了一种基于MMIC技术的3~15 GHz超宽带低噪声放大器,在超宽带范围内实现了优良的回波损耗和平坦的高增益。采用0.15 μm GaAs pHEMT工艺进行设计,该放大器的芯片尺寸为2 mm×1 mm,直流功耗为200 mW。在片测试结果表明,带内增益高达28 dB,4~12 GHz带宽范围内的噪声系数低于2 dB,输入/输出回波损耗大于15 dB,测试结果与仿真结果十分吻合。该低噪声放大器可应用于S,C,X,Ku波段外差接收机以及毫米波、亚毫米波接收机的中频模块。     

Ku频段小型化低噪声放大器的设计

设计制作了一款基于微组装工艺的小型化低噪声放大器（LNA）。该器件广泛选用裸管芯、芯片电容等微型器件,采用两级放大电路结构,使用AWR与HFSS电磁仿真软件进行设计、优化和仿真,运用键合金丝微波特性进行噪声系数调试,实现较好的低噪声微波特性。最终实现了在12.25GHz-12.75GHz 工作频段,增益大于20dB,噪声系数小于1.2dB的低噪声放大器,整体电路尺寸仅为12mm×10mm×7mm。     

基于RC-CR多相网络的镜频抑制接收机MMIC

基于RC-CR多相网络技术研制了一款S波段镜频抑制接收机单片微波集成电路(MMIC),在MMIC芯片上集成S波段低噪声放大器(LNA)、差分IQ混频器、本振(LO)驱动放大器、RC-CR多相网络滤波器等电路单元,实现了S波段单片镜频抑制接收机,解决了镜频接收机小型化的问题.电路、电磁场软件仿真以及采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺流片后的结果表明,在S波段实现了噪声系数小于1.8 dB,增益大于12 dB,中频(150±5) MHz带内镜频抑制大于35 dBc的技术指标.MMIC的芯片尺寸为4.8 mn×2.5 mm×0.07 mm.此镜频抑制接收机MMIC具有指标优异、体积小、集成度高的特点,可广泛用于各种需小型化的相控阵雷达和通信系统中.     

用于W波段接收机的宽带单片低噪声中频放大器

设计和制造了频率覆盖范围8～18GHz的宽带单片低噪声放大器。通频带内,其噪声系数小于4.3dB,相关增益8.5dB。新设计的低噪声放大器用于W波段(75～110GHz)接收机作为中频放大器。该放大器的射频性能适用范围宽,并且可以作为廉价的增益功能块。     

一款低噪声卫星导航接收机射频前端的设计

基于0.18tm RF CMOS工艺,采用低中频系统结构,设计了一款可应用于全球定位导航系统(GPS) L1频段和北斗二代(BD2) B1频段的低噪声卫星导航接收机的射频模拟前端芯片.该前端包括低噪声放大器、无源混频器、中频放大器、复数带通滤波器和数控可变增益放大器.其中低噪声放大器采用电流舵技术,与无源混频器一起,提高了射频前端的1 dB压缩点输入功率(Pi(1dB)),有效地改善了系统的线性度.测试结果显示,在GPS L1频点,系统的最大增益107.2 dB,噪声系数达到1.8 dB,动态增益66 dB,镜像抑制比约为39.54 dB,Pi(1dB)为-41 dBm,电源为1.8V时,消耗电流16 mA,芯片面积1.7 mm×0.8 mm.     

C波段CMOS射频前端电路设计与实现

设计了一款工作在C波段(4.2 GHz)的CMOS射频前端电路,电路包括低噪声放大器和Gilbert型有源双平衡混频器.其中低噪声放大器采用共源和共栅放大器方式,实现了单端输入到差分输出的变换;而混频器的输出端采用电感负载形式.电路采用SMIC 0.18μmRF工艺实现,测试结果表明,混频器的输出频率约为700 MHz,电路的功率增益为24 dB,单边带噪声指数为8 dB,在1.8 V工作电压下,电路总功耗为36 mW.     

X波段低噪声放大器的设计与仿真

文中提出了一种X波段雷达接收机前端低噪声放大器的设计,该放大器选用性价比较高的伪形态高电子迁移率晶体管ATF36077,两级放大器电路分别按照最佳噪声系数和高增益的要求进行网络匹配设计。在设计过程中,引入噪声量度概念对总体电路的指标进行衡量,利用商业软件ADS进行电路的仿真与优化设计。仿真结果表明,该低噪声放大器在9310 MHz~9510 MHz 工作频段内,其噪声系数优于0.51 dB,增益大于20 dB,输出1 dB 压缩点为12.8 dBm。绘制版图,通过合理布局,整体结构紧凑,尺寸仅为42 mm×30 mm,可应用于X波段船舶导航雷达接收机前端中。     

Ka波段单片砷化镓平衡混频器

用于毫米波平衡混频器的单片集成电路已在半绝缘砷化镓衬底上研制成功。在交叉混频器中,砷化镓基片作为一根悬浮的带线。在30到32GHz整个频率范围上,应用一个单片砷化镓平衡混频滤波器片就可获得4.5dB的双边带噪声系数。单片砷化镓平衡混频器已最优化,并且以平面组件的形式与混合式微波集成前置放大器相接,因而大大改善了射频带宽并减小了尺寸。在从31到39GHz频率范围内,应用仅为0.5×0.43平方英寸的一块砷化镓片,就可获得低于6dB的双边带噪声系数。这个噪声系数包括了前置中频放大器(5～500MHz)的1.5dB噪声系数。     

C波段GaAs单片低噪声放大器

本文介绍了C波段GaAs微波单片集成低噪声放大器的设计,给出了电路拓扑与版图设计.在3.7～4.2GHz下,研制成的两级放大器噪声系数为1～3.5dB,增益为20dB左右;三级放大器噪声系数为1.6～3.5dB,增益大于30dB.     

W波段接收机用的宽带单片低噪声中频放大器

人们已设计和制造出覆盖8～18千兆赫频带的宽帶单片低噪声放大器。该放大器在整个频带内具有小于4.3分贝的噪声系数和相应的8.5分贝的增益。这种低噪声放大器被设计用作W波段(75～110千兆赫)接收机的中频放大器。该放大器的射频特性能满足广泛的应用范围的需要并能用作廉价的放大模块。     

30GHz单片接收机

已经研制成功30GHz接收机用的几种单片集成电路.低噪声放大器芯片在14dB增益时噪声系数为7.dB,中频放大器在30dB控制范围内,增益为13dB.混频器和移相器变频损耗和插入损耗分别为10.5dB和1.6dB.     

一种基于0.18μm CMOS工艺低功耗多频点兼容GNSS卫星导航系统接收机射频前端模块设计

本文介绍了一种全集成的L波段多频点全球卫星导航系统(Global navigation satellite system, GNSS)接收机的射频前端模块的设计和实现.该模块采用了低中频,单射频通道的设计,包括一级低噪声放大器,一级下变频器以及多相滤波器和求和电路.其中低噪声放大器采用改进的带有源极负反馈的共源共栅极结构,并保证多频点兼容且共用片外匹配网络,并通过开关进行不同工作频点的切换.另外重新设计了可用于宽带的双平衡混频器作为下变频器,其在增益,噪声和线性度等方面进行了改进.采用TSMC 0.18μm 1P4M RF CMOS进行流片,对兼容1.27GHz和1.575GHz双模低中频射频前端模块结构进行相关设计的验证.相关测试表明,对于两个工作频点,本模块可以分别提供约45dB或43dB增益,噪声系数为3.35dB或3.9dB.同时,该模块在1.8V电压下电流为11.8mA到13.5mA. 射频模块的面积仅为1.91×0.53 mm²而整体芯片面积为2.45×2.36 mm².完全满足卫星导航接收机的应用需求.