12GHz单片组合低噪声GaAs MESFET放大器

本文叙述了12GHz单片组合的低噪声GaAs MESFET放大器的设计和制造.每级单片放大器包含一个有源元件FET、一个隔直电容和两个射频旁路电容.在11.7～12.2GHz范围内,单级放大器增益6.0dB,噪声系数3～3.5dB,三级放大器增益16～18dB,噪声系数≤4.0dB.     

12GHz低噪声MMIC放大器

<正>据《Semicon.NEWs》1989年第8期报道,日本三菱电机株式会社光微波器件研究所现已研制成在12GHz下噪声系数为1.58dB,增益29dB的世界最高性能的低噪声MMIC放大器.该放大器采用具有均匀性、重复性好的自对准多层金属栅结构超低噪声GaAs FET工艺,并使噪声和阻抗的匹配电路开始单片化.与以前采用凹槽型的GaAs FET放大器相比,性     

宽带单片低噪声反馈放大器

研制了0.6～6GHz单片GaAs FET低噪声反馈放大器。在该频带内,放大器芯片具有6dB增益,4dB左右的噪声系数。在1/2I_(ds)下,获得增益8dB,1dB增益压缩点为21dBm。以目前正在研制的1～10GHz两级单片芯片为例,讨论了这种放大器的设计,该放大器还可以进行级联,获得的总增益最高为50dB左右,纹波±1.5dB。     

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。     

下期目录预告

<正> 1.4～8 GHz GaAs FET 宽带放大器的新进展2.难熔的 WN 栅自对准 GaAs MESFET 工艺及其在门阵列集成电路中的应用3.应用于雷达和通讯中的 GaAs 低噪声单片微波集成放大器4.低暗电流 InGaAs PIN 光电二极管     

直播卫星接收机用的GaAs单片微波集成电路

采用GaAs单片微波集成电路(MMIC)技术,研制出用于直播卫星(DBS)家庭接收机的12GHz低噪声放大器(LNA)、1GHz中频放大器(JFA)以及11GHz介质谐振振荡器(DRO)。每一个单片集成电路芯片都包含有源元件FET,以及单电源工作所需的自偏置源电阻和旁路电容。它还包含隔直电容和射频旁路电容。三级LNA在11.7～12.2GHz范围内具有3.4dB噪声系数和19.5dB增益。三级负反馈型的IFA在0.5～1.5GHz范围内,其噪声系数和增益分别为3.9dB和23dB。介质谐振振荡器(DRO)在10.67GHz频率上给出10mW的输出功率,在-40～+80℃的温度范围内频率稳定度为1.5MHz。由这些单片微波集成电路(MMIC)构成的直播卫星接收机,在11.7～12.2GHz内总噪声系数≤4dB。     

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。     

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。     

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。     

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.     

12GHz GaAs单片低噪声放大器

研制了用于直播卫星接收机中单级和两级12GHz频段的GaAs低噪声放大器。单级放大器在11.7～12.7GHz带内提供小于2.5dB的噪声系数,大于9.5dB的相关增益,在此频带中两级放大器噪声小于2.8dB,相关增益大于16dB,为了获得低噪声而又不降低可重复性,在此放大器中采用了具有离子注入有源层的0.5μm短距离栅电极(CSE)FET,单级放大器芯片尺寸为1×O.9mm,两级放大器的芯片尺寸为1.5×0.9mm。     

GaAs毫米波电路将进入实用阶段

据报导,在不久前举行的微波和毫米波单片电路国际会议上,得克萨斯仪器公司等不少厂家认为,GaAs毫米波集成电路已趋于成熟,很快将会进入实用阶段。与会者以12GHz DBS接收机前端用的GaAs毫米波电路为例说明了这一点。这种电路由1个低噪声放大器、1个双栅FET混频器以及1个稳定的本机振荡器组成。放大器的噪声为3.6dB、增益为7.3dB,覆盖了11.7～12.5GHz的频段;混频器的噪     

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。     

X波段宽带单片低噪声放大器

从获取放大器的等噪声系数圆最大半径的角度来进行电路设计,设计了工作于X波段9～14GHz的宽带低噪声单片放大器,采用法国OMMIC公司的0.2μmGaAsPHEMT工艺(fT=60GHz)研制了芯片。在片测试结果为在9～14GHz,噪声系数<2.5dB,最小噪声系数在10.4GHz为2.0dB,功率增益在所需频段9～14GHz大于21dB,输入回波损耗<-10dB,输出回波损耗<-6dB。在11.5GHz,输出1dB压缩点功率为19dBm。     

基于70 nm InP HEMT工艺的230～250 GHz低噪声放大器设计

基于70 nm InP HEMT工艺,设计了一款五级共源放大级联结构230～250 GHz低噪声太赫兹单片集成电路（TMIC）。该放大器采用扇形线和微带线构成栅极和源极直流偏置网络,用以隔离射频信号和直流偏置信号;基于噪声匹配技术设计了放大器的第一级和第二级,基于功率匹配技术设计了中间两级,最后一级重点完成输出匹配。在片测试结果表明,230～250 GHz频率范围内,低噪声放大器的小信号增益大于20 dB。采用Y因子法对封装后的低噪声放大器模块完成了噪声测试,频率为243～248 GHz时该MMIC放大器噪声系数优于7.5 dB,与HBT和CMOS工艺相比,基于HEMT工艺的低噪声放大器具有3 dB以上的噪声系数优势。     

8.4～9.5GHz微波FET低噪声放大器

本文主要介绍一种8.4～9.5GHz微波FET低噪声放大器,该放大器采用计算机微波辅助设计,利用微带工艺技术,在聚四氟乙烯双面敷铜版制作微带电路。文章介绍了放大器的调试结果,该放大器在8.4～9.5GHz的频带内,噪声系数NF≤2.0dB、增益G_p≥20dB、增益平坦度△G_P≤±0.5dB、饱和输出功率P_(-1)≥+8dBm,目前国外在该频率范围最好水平的低噪声放大器的NF≤2.2dB,由此可见,本低噪声放大器已达到目前国外水平。放大器已提供用户使用,用户反映很好。     

可调增益均衡性宽带MMIC低噪声放大器设计

文章提出了一种新颖的具有可调增益均衡特性的宽带全单片低噪声放大器电路设计方法,它将用于微波功率模块(MPM)的固态功率放大器(SSPA)链前端中的两项功能独立的电路(多级单片宽带低噪声放大器LNA和单片宽带频率均衡放大器FEA)组合设计在一块单片电路芯片中。其中LNA部分采用高效率高增益宽带级联型分布放大器取代常规的行波式分布放大器,使得放大器级数显著减少;频率均衡放大器提出用一种利用FET作可调元件的嵌入式低损无源网络来取代,使得放大器的增益特性在频带中部下凹可调,补偿了行波管“山丘状”功率增益特性。在此基础上完成设计的 MMIC LNA,仅使用3个0．25μm×120μm pHEMT,在6GHz～18GHz频带内,小信号增益14．3 ±0．8 dB,输入、输出反射损耗<-10 dB,NF<5 dB;嵌入可调增益均衡网络后,在其他性能参数基本保持不变的前提下,频带中部引入的电调衰减范围超过6．5 dB,完全满足MPM要求。     

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.     

毫米波大动态宽带单片低噪声放大器

利用0.25μmGaAsPHEMT低噪声工艺,设计并制造了2种毫米波大动态宽带单片低噪声放大器。第1种为低增益大动态低噪声放大器,单电源+5V工作,测得在26～40GHz范围内,增益G=10±0.5dB,噪声系数NF≤2.2dB,1分贝压缩点输出功率P1dB≥15dBm;第2种为低压大动态低噪声放大器,工作电压为3.6V,静态电流0.6A(输出功率饱和时,动态直流电流约为0.9A),在28～35GHz范围内,测得增益G=14～17dB,噪声系数约4.0dB,1分贝压缩点输出功率P1dB≥24.5dBm,最大饱和输出功率≥26.8dBm,附加效率约10%～13.6%。结果中还给出了2种放大器直接级联的情况。     

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.