Ka波段低相位噪声GaAs MHEMT单片压控振荡器

报道了一种低相位噪声VCOMMIC芯片,采用传统的源端反馈形成负阻来消除谐振回路中的寄生电阻,通过合理的输出匹配实现起振条件并抑制谐波,利用南京电子器件研究所0.15μmGaAsMHEMT工艺,研制的Ka波段GaAsMHEMT压控振荡器,典型振荡频率为39.34GHz,频率变化范围38.6～41.3GHz之间,调谐带宽2.7GHz,典型输出功率6.97dBm,频偏100kHz,相位噪声为-81.1dBc/Hz。     

低相位噪声HBT单片压控振荡器的设计

与传统的硅双极晶体管(Si BJT)相比,异质结双极晶体管(HBT)具有特征频率高、1/f噪声小的优点,可以用在微波频段内的单片集成电路设计中。采用异质结双极晶体管(HBT)设计一种低相位噪声HBT单片VCO电路,芯片电路测试结果:电压控制频率范围fo=8.0~9.5 GHz;输出功率Pout=7~9.5 dBm;在偏离振荡中心频率foffset为100 kHz时相位噪声Pn=-106 dBc/Hz。     

低相位噪声毫米波单片压控振荡器的研制

采用0.18um GaAs PHEMT工艺,设计和研制了毫米波压控振荡器.该压控振荡器采用反射式结构,并针对了我国本地多点分配业务(LMDS)频段进行了优化设计,芯片采用OMM IC ED02AH工艺实现,芯片的尺寸为1.2mm×0.8mm.实测性能指标为:在28.46GHz,该压控振荡器的输出功率为7.3dBm,偏移1MHz处的相位噪声为-101dBc/Hz,调谐范围为27.5~30.4GHz.     

L波段低相位噪声压控振荡器

对微波晶体管振荡器的相位噪声进行了分析。为达到压控振荡器的低相位噪声要求,采用了低电平振荡经放大后输出的设计方案。实现的微带压控振荡器工作于L波段. 相对电调带宽大于10％,不加介质谐振器其SSB相位噪声约达到一90dBC/Hz/10kHz;经加放大输出功率达到10mW以上,功率平坦度≤±0.7dB. 在-20～+60℃范围内正常工作,频率温度稳定性为6×10~(-5);本压控振荡器已应用于频率合成器中。     

Ka波段GaAs耿氏单片压控振荡器

介绍一个以GaAs Gunn器件为振荡元件的Ka波段微波单片压控振荡器(MMIC VCO)。它以工艺相容的Schottky二极管为调谐元件,采取微带耦合的电路形式。该MMIC VCO制作在5mm×3mm的GaAs芯片上,其中包含了一个Gunn管、一个变容管、匹配网络以及两个直流偏置。单片测试结果:在34.6GHz下得到了3.03mW的输出功率,最大电调带宽90MHz。这是国内Ka波段MMIC VCO的首次报道,其性能接近国外1987年的实验室研制水平;同时也是国内首片毫米波段的MMIC。采用了TOUCHSTONE软件包,进行了毫米波段电路的CAD优化尝试,取得了较为满意的结果。     

X-波段AlGaN/GaN HEMT功率MMIC

<正>AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)以其高输出功率密度、高电压工作和易于宽带匹配等优势将成为下一代高频固态微波功率器件。微波功率器件主要有内匹配功率管和功率单片微波集成电路(MMIC)两种结构形式,功率MMIC尽管其研制成本相对较高,但功率MMIC可实现宽带匹配,同时功率MMIC的体积较内匹配功率管小得多,是满足诸如X     

全集成低相位噪声LC压控振荡器设计

提出了一种应用于ISM频段的低相位噪声LC VC0。电路采用TSMC 0．18μm1P6M混合信号CMOS工艺进行设计,芯片版图面积740μm×700μm。在电源电压为1．8V时,后仿真结果表明,电路工作频率为2．4GHz时,调谐范围为23％。在偏离中心频率1MHz处,相位噪声为-124．2dBc／Hz。核心部分功耗约为7．56mW。     

一种低相位噪声的毫米波压控振荡器

基于推推振荡器结构设计了一种低相位噪声的毫米波压控振荡器,相比传统采用直接振荡和倍频实现的振荡器,该振荡器具有体积小、相位噪声低及电路简单等优点.振荡器中的谐振电路采用多级串联谐振,电感采用微带线的形式,提高了谐振器的品质因数,进而降低了振荡器的相位噪声,且在谐振电路通过微带耦合方式实现了基频输出.基于GaAs异质结双极晶体管(HBT)工艺对振荡器进行了设计和流片,芯片尺寸为1.8 mm×1.4 mm.在5V工作电压和0～13 V调谐电压条件下,振荡器的输出频率为42.1～46.2 GHz,电流为120 mA,输出功率为1 dBm,1/2次谐波抑制大于15 dB,相位噪声为-60 dBc/Hz@10 kHz、-85 dBc/Hz@100 kHz和-105 dBc/Hz@1 MHz.     

1.8 V低相位噪声全集成LC压控振荡器的设计

介绍了一种全集成的LC压控振荡器(VCO)的设计。该电路的中心频率为3.8 GHz,电源电压为1.8 V,采用0.18μm CMOS工艺制作。测试结果表明,VCO的相位噪声在偏离中心频率1 MHz时达到-126 dBc/Hz,调谐范围达到9%,VCO核心电路功耗小于8 mW。     

面向5GHz无线应用的单片InGaP/GaAs HBT压控振荡器

介绍了一种由商用InGaP/GaAs异质结双极晶体管工艺制成、基于负阻原理的单片压控振荡器,此电路定位于5GHz频段下的无线应用.在实际使用中,除了旁路和去耦电容外,无需外接其他外部元件.测试得到的输出频率范围超过300MHz,为4.17～4.56GHz,与仿真结果非常吻合;相位噪声为-112dBc/Hz@1MHz;在3.3V电源电压下,其核心部分的直流功耗为15.5mW,输出功率为0～2dBm.为了与其他振荡器比较,还通过计算得到了相位噪声优值,约为-173.2dBc/Hz.同时,还讨论了负阻振荡器的原理和设计方法.     

一种新颖的具有HEMT和GaAs MMIC的Ku波段低噪声放大器

本文介绍了一种具有高电子迁移率晶体管(HEMT)和砷化镓单片微波集成电路(GaAs MMIC)的Ku波段低噪声放大器。在11.7～12.2GHz频率范围内,该放大器的噪声系数小于1.9dB,相关增益大于27dB,输入和输出驻波比小于1.4。放大器第一级采用了HEMT和微波串联电感反馈技术,放大器未级采用了Ku波段GsAs MMIC。设计的关键是采用微波串联电感反馈方法同时获得最佳噪声和最小输入驻波匹配。放大器的输入端和输出端均为BJ-120波导。     

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.     

微波、毫米波GaN HEMT与MMIC的新进展

综述了近几年微波、毫米波氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与单片微波集成电路(MMIC)在高效率、宽频带、高功率和先进热管理等方面的应用创新进展.介绍了基于GaN HEMT器件所具有的高功率密度和高击穿电压,采用波形工程原理设计的各类开关模式的高效率功率放大器,以及基于GaN HEMT器件的高功率密度、高阻抗的特点与先进的宽带拓扑电路和功率合成技术相结合的宽频带和高功率放大器.详细介绍了微波高端和毫米波段的高效率、宽频带和高功率放大器,多功能电路和多功能集成的GaN MMIC.最后阐述了由于GaN HEMT的功率密度是其他半导体器件的数倍,其先进热管理的创新研究也成为热点.     

C波段高效率高线性GaN MMIC功率放大器

基于SiC衬底0.25μm GaN HEMT工艺,设计实现了一款C波段、高效率和高线性的单片微波集成电路(MMIC)功率放大器。通过优化电路匹配结构,选择合适的有源器件和恰当的直流偏置条件,实现低视频漏极阻抗;利用后级增益压缩和前级增益扩张对消等手段,实现高功率附加效率和好的线性指标。功率放大器芯片尺寸为2.35 mm×1.40 mm。芯片测试结果表明,在3.7~4.2 GHz频率范围内,漏极电压28 V、末级栅极电压-2.2 V、前级栅极电压-1.8 V和连续波条件下,该功率放大器的小信号增益大于25 dB,大信号增益大于20 dB,饱和输出功率大于39 dBm,在输出功率回退至32 dBm时,功率附加效率大于30%,三阶交调失真小于-37 dBc。     

MMIC在T/R组件中的应用

采用单片微波集成电路(MMIC)芯片技术和多芯片组件(MCM)微组装工艺,设计了一款小尺寸双通道发射接收(T/R)组件.组件由环形器、限幅器芯片、低噪声放大器(LNA)芯片、幅相控制多功能芯片、驱动放大器芯片和功率放大器芯片(PA)等部分构成.基于GaAs的LNA MMIC芯片具有更低噪声系数,基于GaN的PA MMIC芯片具有更高的输出功率及功率附加效率.组件接收通道采用基于GaAs的LNA芯片,发射通道采用基于GaN的PA芯片,设计了针对发射通道驱动放大器与功率放大器的协同脉冲调制电路.研制的T/R组件在8～12 GHz的频带内:接收通道在工作电压+5 V连续波的条件下,小信号增益大于20 dB,噪声小于3 dB;发射通道在周期1 ms,脉宽10％的调制脉冲条件下,脉冲发射功率大于46 dBm.T/R组件外形尺寸为70 mm×46 mm×15 mm.     

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.