应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

应用于C-X-Ku波段的宽带功率放大器

采用0.25μm AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT工艺技术,研制出了6～18GHz三级MMIC全匹配宽带功率放大器单片.在6～18GHz的工作频率下,放大器的平均功率增益为19dB,输出功率大于33.3dBm,在10GHz处有最大输出功率34.7dBm,输入回波损耗S11低于-10dB,输出回波损耗S22低于-6dB.与报道的C-X-Ku频段宽带功率放大器相比,有较好的功率平坦度.     

基于GaN HEMT的13～17 GHz收发多功能芯片

基于GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺设计制作了一款收发(T/R)多功能芯片(MFC),主要用于射频前端收发系统.该芯片集成了单刀双掷(SPDT)开关用于选择接收通道或发射通道工作,芯片具有低噪声性能、高饱和输出功率和高功率附加效率等特点.芯片接收通道的LNA采用四级放大、单电源供电、电流复用结构,发射通道的功率放大器采用三级放大、末级四胞功率合成结构,选通SPDT开关采用两个并联器件完成.采用微波在片测试系统完成该芯片测试,测试结果表明,在13～ 17 GHz频段内,发射通道功率增益大于17.5 dB,输出功率大于12W,功率附加效率大于27％.接收通道小信号增益大于24 dB,噪声系数小于2.7 dB,1 dB压缩点输出功率大于9 dBm,输入/输出电压驻波比小于1.8∶1,芯片尺寸为3.70 mm×3.55 mm.     

一种65 nm CMOS 60 GHz高增益功率放大器

设计了一种基于65 nm CMOS工艺的60 GHz功率放大器。采用共源共栅结构与电容中和共源级结构相结合的方式来提高功率放大器的增益,并采用两路差分结构来提高输出功率。采用片上变压器作为输入/输出匹配及级间匹配,以减小芯片的面积,从而降低成本。采用Cadence、ADS和Momentum等软件进行联合仿真。后仿真结果表明,在工作频段为60 GHz时,最大小信号增益为26 dB,最大功率附加效率为18.6%,饱和输出功率为15.2 dBm。该功率放大器具有高增益、高效率、低成本等优点。     

6～27 GHz GaAs宽带功率放大器MMIC

基于90 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺研制了一款6～27 GHz宽带功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。采用预匹配电路降低带内低频段的增益,将宽带电路设计简化为窄带电路设计。采用滤波器匹配网络,将GaAs PHEMT的栅极等效电容和漏极等效电容加入匹配电路中,缩小了宽带功率放大器MMIC的尺寸。在片测试结果表明,该放大器MMIC在6～27 GHz内,增益大于23 dB,增益平坦度约为±0.8 dB,饱和输出功率大于20.9 dBm。放大器MMIC的工作电压为4 V,电流为125 mA,芯片尺寸为1.69 mm×0.96 mm。该宽带功率放大器MMIC有利于降低宽带系统的复杂度和成本。     

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。     

1～2GHz宽带GaN功率放大器的设计与实现

针对GaN HEMT的自身特性,采用电抗匹配放大器结构,基于ADS谐波平衡仿真软件,设计了一个1～2 GHz宽带功率放大器.设计采用Cree公司提供的CGH400系列GaNHEMT大信号模型,并用混合集成电路工艺实现了功率放大器.测试结果显示,功率放大器在1～2 GHz频带内,饱和输出功率大于40.2 dBm,小信号增益大于14 dB,最大PAE大于70％.     

Ka频段PHEMT 1W功率单片放大器

设计制作了Ka频段高输出功率的单片功率放大器.基于河北半导体研究所的0.25μm栅长的75mm GaAsPHEMT工艺制作的三级功率放大器,芯片尺寸为19.25mm2(3.5mm×5.5mm).在32.5～35.5GHz的频率范围内,小信号线性增益大于16dB,带内平均1dB增益压缩点输出功率为29.8dBm,最大饱和输出功率为31dBm.     

Ka频段PHEMT 1W功率单片放大器

设计制作了Ka频段高输出功率的单片功率放大器.基于河北半导体研究所的0.25μm栅长的75mm GaAsPHEMT工艺制作的三级功率放大器,芯片尺寸为19.25mm2(3.5mm×5.5mm).在32.5～35.5GHz的频率范围内,小信号线性增益大于16dB,带内平均1dB增益压缩点输出功率为29.8dBm,最大饱和输出功率为31dBm.     

一种24 GHz CMOS功率放大器设计

基于130 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,设计了一种高增益和高输出功率的24 GHz功率放大器。通过片上变压器耦合实现阻抗匹配和功率合成,有效改善放大器的匹配特性和提高输出功率。放大器电路仿真结果表明,在1.5 V供电电压下,功率增益为27.2 dB,输入输出端回波损耗均大于10 dB,输出功率1 dB压缩点13.2 dBm,饱和输出功率17.2 dBm,峰值功率附加效率13.5%。     

基于GaAs HBT的J类射频功率放大器

基于2 μm GaAs HBT工艺,设计了一种工作于1.8~2.0 GHz的射频功率放大器。该功率放大器采用两级放大结构,功率级选用具有良好线性度和效率的J类功率放大器。输出匹配电路采用电容电感组成的两级网络来实现低Q值匹配,拓宽了宽带性能。在驱动级输入端偏置处添加模拟预失真,进一步改善了幅相特性。电源电压为3.3 V,偏置电压为3.4 V。采用ADS软件对该功率放大器进行仿真。结果表明,在1.8~2.0 GHz频率范围内,饱和功率为30.2 dBm,1 dB压缩点输出功率为29.5 dBm,小信号功率增益为32 dB,功率附加效率高于46%。     

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。     

6～18 GHz GaAs射频前端多功能MMIC

基于GaAs单片微波集成电路(MMIC)工艺设计并制备了一款宽带射频前端多功能电路芯片,其包含功率放大器、限幅低噪声放大器(LNA)和收发开关.功率放大器采用平衡式结构同时选择合适的匹配网络实现宽带匹配;限幅器第一级采用功分结构提高耐功率能力;LNA前三级采用电流复用拓扑结构实现低功耗,最后一级采用自偏置结构增加动态范围;天线端的开关具有较高的功率容量,保证信号经过开关后不会压缩而导致发射支路输出功率不足.测试结果显示,电路在6～ 18 GHz频带内,接收支路噪声系数典型值为3.7 dB,增益约为27 dB,1 dB压缩点输出功率典型值大于7 dBm,功耗约为140 mW,能耐受1W的连续波输入功率;发射支路饱和输出功率大于30 dBm,功率附加效率典型值为26％.     

Ka波段5W GaAs PHMET功率MMIC

报道了一款采用0.15μm GaAs功率MMIC工艺研制的Ka波段功率放大器芯片。芯片采用四级放大拓扑结构,在29～32GHz频带范围内6V工作条件下线性增益25dB,线性增益平坦度小于±0.75dB;饱和输出功率大于5W,饱和效率大于20%,功率增益大于22dB;1dB压缩点输出功率大于36.5dBm,效率大于18%。     

一个8~18GHz的宽带高功率放大器

设计研制了一个8~18GHz的混合集成电路宽带高功率放大器。高功率放大器由基于GaAs MMIC工艺的4指微带兰格耦合器实现。为了减小电磁干扰,采用散热效果好的多层AlN材料作为功率放大器的载体。当输入功率为25dBm时,功率放大器输出连续波饱和功率在8–13 GHz 频率范围内大于39dBm,在其他频率范围内大于38.6dBm,在11.9GHz我们得到最大输出功率39.4dBm。在整个频带内,功率附加效率大于18%,当输入功率为18dBm时小信号增益为15.70.7 dB。高功率功率放大器尺寸为25mm*15mm*1.5mm.     

基于GaN 的3. 4~ 3. 6 GHz 高增益Doherty 功率放大器

基于两级功率放大器架构,设计了一款平均输出功率为37 dBm(5 W)的高增益Doherty 功率放大器。 该器件通过增加前级驱动功率放大器提高Doherty 功率放大器的增益,采用反向Doherty 功率放大器架构,将λ/4 波 长传输线放置在辅助功放后端,相位补偿线放置在主功放前端,并使主功放输出匹配网络采用双阻抗匹配技术实现 阻抗变换,如此可扩宽功率放大器的工作带宽。连续波测试结果显示:3. 4~3. 6 GHz 工作频段内,饱和输出功率在 44. 5 dBm 以上,功率饱和工作点PAE 在43. 9%以上;在平均输出功率(37 dBm,5 W)工作点,回退量大于7. 5 dB,功 率附加效率PAE 为36. 8%以上,功率增益在31 dB 以上。     

30～2 600 MHz超宽带GaN功率放大器的设计与实现

基于第三代半导体GaN的高电子迁移率晶体管技术,利用Cree CGH40010管芯大信号模型并结合ADS2009U1软件,结合商用GaN管芯的自身特性,采用微带-电阻-微带-电容-微带的负反馈回路和整体负载牵引方法及宽带匹配网络,成功设计并实现了30～2 600 MHz超过6个倍频程的超宽带功率放大器.测试结果表明,该功率放大器的带内线性增益大于11.8 dB,线性增益平坦度小于±0.95 dB,输入回波小于-10.2 dB,1 dB压缩点输出功率大于36.5 dBm,功率附加效率大于22％,饱和时输出功率大于39.1 dBm,功率附加效率大于28％.该功率放大器在很宽的频带内有着平坦的增益,适用于对平坦度要求较高的超宽带系统中.     

基于变压器耦合的2.6GHz功率放大器的设计

基于InGaP/GaAs异质结双极晶体管(HBT)工艺,设计了一款工作频率为2.6 GHz的功率放大器。其输出匹配网络由片外变压器及调谐电容组成,与传统的LC输出匹配网络相比,该匹配网络具有更低的插入损耗和更宽的带宽。功率放大器主体采用伪差分结构,通过变压器耦合进行单端口和差分端口之间的阻抗变换。实测结果表明,在2.6 GHz时,该功率放大器的增益达到了34 dB,饱和输出功率为33.6 dBm,峰值功率附加效率为32%。当输出功率为25 dBm时,邻近信道功率比约为-47 dBc。     

31~38 GHz宽带高效率GaAs中功率放大器芯片

为实现毫米波放大器芯片的宽带、高增益和高效率,基于GaAs pHEMT工艺实现高增益,采用四级级联拓扑结构拓展带宽,利用电流复用结构降低直流功耗,采用T型电抗匹配技术实现最佳输出功率和效率匹配,成功实现了一款31~38 GHz频段的毫米波宽带高效率功率放大器芯片。测试结果表明,该功率放大器芯片在31~38 GHz宽带范围内,线性增益为26~29 dB,饱和输出功率为21.5 dBm,动态电流低于100 mA,饱和效率≥37%,在32~35 GHz内最高效率达45%。     

基于GaN HEMT的155～172 GHz功率放大器设计

设计了一款G波段GaN HEMT功率放大器。放大器采用级联结构,在每级设计中均引入了并联反馈。放大器工作频段内的小信号增益大于25 dB,3 dB带宽为17 GHz。大信号测试结果显示,在155～172 GHz饱和输出功率为14～17 dBm;在165 GHz饱和输出功率密度为17 dBm,对应的功率密度为1.25 W/mm。该功率放大器直流损耗功率为1 060 mW,峰值功率附加效率为4.7%。