0.8～18 GHz放大衰减多功能芯片

文章介绍了基于GaAs0.15μmpHEMT工艺的0.8～18GHz放大衰减多功能芯片的设计,给出了在片测试结果。该芯片集成了共源共栅行波放大单元、三位数控衰减单元和三位并行驱动单元,在0.8～18GHz的超宽带频率范围内,噪声系数典型值≤4.5 dB,增益≥11 dB,且具有3 dB的正斜率,P-1大于13 dBm,输入输出驻波≤1.8,3 bit数控衰减单元2/4/8 dB,衰减精度≤0.5 dB。其中放大器采用单电源+3.3 V供电,工作电流小于60 mA,TTL驱动电路采用-5 V供电,工作电流小于3 mA。芯片尺寸为：2.6 mm×2.8 mm×0.1 mm。     

0.1 GHz～18 GHz单电源宽带低噪声放大器

基于GaAs增强型pHEMT工艺,设计了一款单电源供电、工作频率覆盖0.1 GHz～18 GHz单片集成宽带低噪声放大器芯片。在同一芯片上集成分布式低噪声放大器和有源偏置电路,通过有源偏置电路为分布式放大器提供栅压实现放大器单电源供电。在片测试结果表明,放大器在+5 V工作电压下,工作电流60 mA,在0.1 GHz～18 GHz工作频段范围内实现小信号增益18 dB,输出P1 dB（1 dB压缩点输出功率）典型值12 dBm,噪声系数典型值2.5 dB。放大器的芯片尺寸为2.4 mm×1.0 mm×0.07 mm。     

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。     

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。     

基于GaAs PHEMT的5～12 GHz收发一体多功能芯片

基于GaAs赝高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,研制了一种5～ 12 GHz的收发一体多功能芯片(T/R MFC),其具有噪声低、增益高和中等功率等特点.电路由低噪声放大器和多个单刀双掷(SPDT)开关构成.为了获得较低的噪声系数和较大的增益,低噪声放大器采用自偏置三级级联拓扑结构;为了获得较高的隔离度和较低的插入损耗,SPDT开关采用串并联结构.测试结果表明,在5～ 12 GHz频段内,收发一体多功能芯片的小信号增益大于26 dB,噪声系数小于4 dB,输入/输出电压驻波比小于2.0,1 dB压缩点输出功率大于15 dBm.其中,放大器为单电源5V供电,静态电流小于120 mA;开关控制电压为-5 V/0 V.芯片尺寸为2.65 mm×2.0 mm.     

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。     

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.     

一个具有40dB增益、4.5dB噪声系数的应用于6-7GHz IR-UWB接收机的0.13μm CMOS射频前端设计

本文中使用0.13μm CMOS工艺实现了一款应用于脉冲式超宽带无线电的接收机射频前端电路。由于使用了欠采样的接收机架构,接收机中不再具有混频过程。因此,低噪声放大器和可变增益放大器均需要直接处理宽带射频信号。为了优化噪声和线性度,低噪声放大器使用了具有电容交叉耦合的全差分共栅结构,在1.2V电源下仅消耗了1.8mA电流。低噪声放大器之后,一个具有两级结构的电流引导型可变增益放大器被用来实现增益调节功能。同时,低噪声放大器和两级可变增益放大器共同构成了一个三级参差峰化网络,以提高接收机的总体带宽。测试结果表明,该射频前端模块在6-7GHz带宽内实现了5-40dB的增益调节范围,最小噪声系数和最大输入三阶交调分别达到了4.5dB和-11dBm。电路总体功耗为14mW,使用1.2V电源电压,核心部分芯片面积为0.58mm2.     

小型化封装的四通道多功能电路

基于GaAs E/D赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺、多层陶瓷管壳工艺和芯片微组装工艺技术,设计并制作了一种微波小型化封装四通道多功能电路.该多功能电路集成了通道选择、6 bit移相和4 bit衰减等功能,由低噪声放大器(LNA)芯片、功分开关网络多功能芯片(MFC)、数控移相衰减多功能芯片、3-8译码器芯片和多层陶瓷外壳组成.测试结果表明,在频率为2.0～3.5 GHz时,电路增益大于16 dB,噪声系数小于1.3 dB,端口电压驻波比(VSWR)小于1.5∶1,多功能电路采用+5 V/-5 V供电,工作电流分别为110 mA@+5 V,48 mA@-5 V.多功能电路的封装尺寸为19.0 mm×17.0 mm×3.1 mm.     

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。     

0.6～18.0 GHz超宽带低噪声放大器MMIC

基于0.15μm GaAs E-pHEMT工艺设计并制备了一款0.6～18.0 GHz的低噪声放大器单片微波集成电路。该放大器使用一级共源共栅结构,通过负反馈实现宽带的匹配设计。同时在共栅晶体管栅极增加到地电容,共源管和共栅管漏极增加峰化电感,以提高高频增益,扩展带宽,改善噪声。常温在片测试结果表明,在3.3 V单电源供电下,0.6～18.0 GHz频带内该款低噪声放大器噪声系数典型值1.5 dB,小信号增益约15 dB,增益平坦度小于±0.9 dB,输入、输出电压驻波比典型值分别为1.7和1.8,1 dB压缩点输出功率典型值14 dBm,功耗72.6 mW,芯片面积1.5 mm×1.2 mm。     

采用多级噪声抵消技术的CMOS全差分LNA设计

设计了一种用于2.4GHz RFID单芯片阅读器的CMOS低噪声放大器(LNA)。该设计采用全差分共源共栅结构和新颖的多级噪声抵消技术,不仅减小了电路的噪声而且增加了系统的线性度。芯片采用标准UMC 0.18um CMOS工艺,工作电压为1.2V时,消耗电流小于8mA,后仿真结果表明2.4GHz时,芯片达到1.69dB噪声系数,大于14.25dB功率增益以及-1.1dBm的输入三阶截点(IIP3)。设计满足单芯片阅读器低噪声,低功耗和高线性度的要求。     

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。     

GaAs低噪声放大器的抗静电设计

基于提升GaAs低噪声放大器(LNA)的抗静电(ESD)能力的需求,且实现器件小型化轻量化,设计了一种S波段GaAs低噪声放大器的ESD防护电路,该电路利用1/4波长线的微波特性,通过1/4波长微带线并联在GaAs芯片的输入输出端,瞬态二极管(TVS)并联在芯片的电源端,不改变器件原有封装尺寸的条件下构成保护结构.基于ESD人体模型,运用静电模拟仪器对低噪声放大器进行了模拟试验,并对其性能进行了测试.结果表明,在6.5 mm×6.5 mm×2.4 mm的封装尺寸下,器件的抗静电能力从250 V提高到了1 000 V,在频率为2.6～3.7 GHz,带内增益大于25 dB,增益平坦度小于-±0.5 dB,噪声系数小于1.5 dB,满足高可靠领域应用的要求.     

WIFI用砷化镓多功能收发芯片设计与实现

介绍一种适用于802.11b/g/n标准无线局域网信号传输的砷化镓小型化多功能收发芯片产品。芯片的设计和制造基于砷化镓0.5μm E/D(增强/耗尽型)赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术。芯片主要由单刀三掷开关、低噪声放大器以及驱动电路组成,可提供接收放大、接收旁路、蓝牙和发射四种工作模式,具有噪声低、增益高、隔离度高以及功耗低等优点。在接收放大模式下,可提供增益13dB@2.4GHz,噪声系数小于2dB@2.4GHz,工作电流小于15mA。在发射模式和蓝牙模式下,1dB压缩点大于28dBm,同时集成了驱动电路,支持1.8/3.3V控制方式,可应用于绝大多数2.4GHz的短程无线保真传输系统中。     

一种用于超宽带接收机的低功耗高增益低噪声放大器

本文提出一种工作在3-5GHz的高增益低功耗的差分超宽带低噪声放大器.输入级采用共栅结构以获取宽带输入匹配,同时采用了电容交叉耦合和电流复用技术,从而可以在低功耗条件下获取高增益.采用0.18-um cmos工艺制作出来的样品的测试显示该低噪声放大器在4.4mA电流,1.8V电源功耗下的峰值功率增益为17.5dB,3dB带宽为2.8-5GHz,在4.5mW的功耗下的峰值增益为14dB(1.5V电源下3mA电流).该差分低噪声放大器的芯片面积包括测试pad在内为1.01平方毫米.     

2.4GHz可变增益CMOS低噪声放大器设计

设计了一款工作在2.4GHz的可变增益CMOS低噪声放大器,电路采用HJKJ0.18μm CMOS工艺实现。测试结果表明,最高增益为11.5dB,此时电路的噪声系数小于3dB,增益变化范围为0～11.5dB。在1.8V电压下,电路工作电流为3mA。     

Ka波段单片低噪声放大器

利用0.25 μm GaAs PHEMT工艺设计并制作了一种Ka波段低噪声放大器芯片.提出了适用于低噪声放大器的PHEMT器件特征.电路采用四级级联结构.利用微带电路实现输入、输出和级间匹配.通过对电路增益、噪声系数和驻波比等指标进行多目标优化,确定了器件参数.该放大器测试结果为:26.5～36 GHz频段内增益大于20 dB;多数测试点噪声系数小于3 dB,其中34 GHz频点噪声仅为1.94 dB;芯片面积2.88 mm×1 mm.     

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°。