1MHz～40GHz超宽带分布式低噪声放大器设计

为满足宽带系统中低噪声放大器(LNA)宽带的要求,采用0.15μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计了两款1 MHz^40 GHz的超宽带LNA,分别采用均匀分布式放大器结构及渐变分布式放大器结构,电路面积分别为1.8 mm×0.85 mm和1.8 mm×0.8 mm。电磁场仿真结果表明,1 MHz^40 GHz频率范围内,均匀分布式LNA增益为15.3 dB,增益平坦度为2 dB,噪声系数小于5.1 dB;渐变分布式LNA增益为14.16 dB,增益平坦度为1.74 dB,噪声系数小于3.9 dB。渐变分布式LNA较均匀分布式LNA,显著地改善了增益平坦度、噪声性能和群延时特性。     

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。     

D波段InP基高增益低噪声放大芯片的设计与实现（英文）

利用90nmInAlAs/InGaAs/InPHEMT工艺设计实现了两款D波段(110～170GHz)单片微波集成电路放大器.两款放大器均采用共源结构,布线选取微带线.基于器件A设计的三级放大器A在片测试结果表明:最大小信号增益为11.2dB@140GHz,3dB带宽为16GHz,芯片面积2.6mm×1.2mm.基于器件B设计的两级放大器B在片测试结果表明:最大小信号增益为15.8dB@139GHz,3dB带宽12GHz,在130～150GHz频带范围内增益大于10dB,芯片面积1.7mm×0.8mm,带内最小噪声为4.4dB、相关增益15dB@141GHz,平均噪声系数约为5.2dB.放大器B具有高的单级增益、相对高的增益面积比以及较好的噪声系数.该放大器芯片的设计实现对于构建D波段接收前端具有借鉴意义.     

2~26GHzGaAs单片功率放大器

报道了一个具有低噪声性能的2~26GHz GaAs超宽带单片功率放大器的研究结果,介绍了模型提取、电路设计和单片制作的全过程.放大器采用分布式设计,在超宽带频率范围内增益为6.5±0.5dB,输入输出驻波比小于2.0.在2~20GHz内测得输出功率大于300mW,噪声系数为3.5~5.5dB.单片放大器包括所有匹配、隔直及偏置电路,芯片面积为3.2mm×1.275mm×0.1mm.     

一个4~12GHz混合集成宽带功率放大器

设计研制了一个4-12GHz的宽带混合集成平衡功率放大器电路，该平衡放大器由一个4指的微带兰格耦合器实现，其输出连续波饱和功率在中心频率为8GHz时达到29.5dBm,在4-12GHz频率范围内增益达到8.5dB,增益平坦度为＋/-0.6dB。     

5～20GHz具有正斜率增益的超宽带放大器

在宽带相控阵系统中,随着频率的增加,开关、移相器、衰减器等无源元件的插入损耗随着频率增加而增大,即具有负斜率增益。无源元件的负斜率增益特性使得宽带相控阵系统的增益不平坦。针对这个问题,提出了一款5～20 GHz具有正斜率增益的超宽带放大器,用于补偿无源元件在宽频带内的负斜率增益,以取得相控阵系统整体增益平坦的效果。该超宽带放大器采用三级分布式放大器结构,并采用共发射极共集电极级联结构以取得更高的增益。同时,使用基于发射极的并联RC网络的反馈技术,实现了增益的正斜率。该放大器采用0.13μm SiGe BiCMOS工艺设计并流片。测试结果表明,在5、15和20 GHz时放大器增益分别为9.8、16.0和18.1 dB。在5～20 GHz频率范围内,该放大器具有8.3 dB的增益补偿能力,带内噪声系数最小值为3.7 dB,输入、输出回波损耗均小于-10 dB,1 dB压缩点输出功率大于8.5 dBm,芯片面积为0.70 mm×0.94 mm。     

高增益自偏S波段MMIC低噪声放大器

报道了具有高增益自偏结构的低噪声S波段MMIC宽带低噪声高增益放大器.该放大器是采用国际先进的0.25μm PHEMT工艺技术加工而成.电路设计采用了两级级联负反馈结构,并采用电阻自偏压技术,单电源供电,使用方便,可靠性高,一致性好.MMIC芯片测试指标如下:在1.9～4.2GHz频率范围内,输入输出驻波小于2.0,线性功率增益达30dB,带内增益平坦度为±0.7dB,噪声系数小于2.7dB.芯片尺寸:1mm×2mm×0.1mm.这是国内报道的增益最高,芯片面积最小的S波段放大器.     

一个4～12GHz混合集成宽带功率放大器

设计研制了一个4～12GHz的宽带混合集成平衡功率放大器电路.该平衡放大器由一个4指的微带兰格耦合器实现.其输出连续波饱和功率在中心频率为8GHz时达到29.5dBm,在4～12GHz频率范围内增益达到8.5dB,增益平坦度为+/-0.6dB.     

0.8～8.5 GHz宽带单片低噪声放大器

利用负反馈放大器设计原理,采用GaAs PHEMT工艺技术,设计制作了一种微波宽带GaAs PHEMT低噪声放大器芯片,并给出了详细测试曲线.该放大器由两级组成,采用负反馈结构,工作频率0.8～8.5 GHz,整个带内功率增益19 dB,噪声系数1.55 dB,增益平坦度小于±0.7 dB,输入驻波比1.6,输出驻波比1.8,1 dB压缩点输出功率大于10 dBm,芯片内部集成偏置电路,单电源 5 V供电,芯片具有良好的温度特性.该芯片面积为2.5 mm × 1.2 mm.     

2～20GHz分布式单片放大器设计

介绍了一种采用0.15μm GaAs PHEMT工艺设计加工的2～20 GHz宽带单片放大器,为了提高电路的整体增益和带宽,在设计电路时采用两级级联分布式结构。此种电路结构不仅能够增加整体电路的增益和带宽,还可以提高电路的反向隔离,获得更低的噪声系数。利用Agilent ADS仿真设计软件对整体电路的原理图和版图进行仿真优化设计。后期电路在中国电子科技集团公司第十三研究所砷化镓工艺线上加工完成。电路性能指标:在2～20 GHz工作频率范围内,小信号增益>13.5 dB;输入输出回波损耗<-9 dB;噪声系数<4.0 dB;P-1>13 dBm。放大器的工作电压5 V,功耗400 mW,芯片面积为3.00 mm×1.6 mm。     

A 77 GHz mHEMT MMIC Chip Set for Automotive Radar Systems

A monolithic microwave integrated circuit (MMIC) chip set consisting of a power amplifier, a driver amplifier, and a frequency doubler has been developed for automotive radar systems at 77 GHz. The chip set was fabricated using a 0.15 µm gate‐length InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic high electron mobility transistor (mHEMT) process based on a 4‐inch substrate. The power amplifier demonstrated a measured small signal gain of over 20 dB from 76 to 77 GHz with 15.5 dBm output power. The chip size is 2 mm × 2 mm. The driver amplifier exhibited a gain of 23 dB over a 76 to 77 GHz band with an output power of 13 dBm. The chip size is 2.1 mm × 2 mm. The frequency doubler achieved an output power of –6 dBm at 76.5 GHz with a conversion gain of ?16 dB for an input power of 10 dBm and a 38.25 GHz input frequency. The chip size is 1.2 mm × 1.2 mm. This MMIC chip set is suitable for the 77 GHz automotive radar systems and related applications in a W‐band.     

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。     

反馈式宽带MMIC放大器的设计与实现

介绍了用Agilent ADS软件设计的一种反馈式GaAs MMIC宽带放大器。采用单级GaAs微波场效应管,电路结构上通过并联负反馈的形式增加带宽,可以覆盖2～18GHz频带,增益大于6dB,输入输出驻波比3∶1;采用5～8V单电源供电,电流35mA,芯片面积1.5mm×1.5mm×0.1mm。具有面积小,使用方便的特点,可以用来补充通道增益,也可以多级级联,用于增益需求比较高的场合,可广泛应用于各种微波系统。     

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.     

0.5 W 2?21 GHz monolithic GaAs distributed amplifier

A novel circuit concept to reduce the gate loss using series capacitors on the gate feeding lines has been implemented for a distributed amplifier design. It has significantly increased the gate width of an amplifier with a resultant increase of the broadband output power and efficiency. A monolithic GaAs distributed amplifier using 6 × 300 ?m FETs has achieved a record output power of 0.5 W over the 2 to 21 GHz frequency band with at least 4 dB gain. The poweradded efficiency was 14%. The linear gain was 5 ± 1 dB over the same frequency band.     

2～8 GHz微波单片可变增益低噪声放大器

报道了一种微波宽带 Ga As单片可变增益低噪声放大器芯片。该芯片采用南京电子器件研究所 76mm圆片 0 .5μm PHEMT标准工艺制作而成。工作频率范围为 2～ 8GHz,在零衰减时 ,整个带内增益大于 2 5d B,噪声系数最大为 3 .5 d B,增益平坦度小于± 0 .75 d B,输入驻波小于 2 .0 ,输出驻波小于 2 .5 ,输出功率大于 1 0d Bm。放大器增益可控大于 3 0 d B。实验发现 ,芯片具有良好的温度特性。该芯片面积为 3 .6mm× 2 .2 mm。     

5~6 GHz限幅低噪声放大器的研制

采用GaAs增强型pHEMT工艺,将限幅器和低噪声放大器集成在同一衬底,设计了一款用于5~6 GHz的限幅低噪声放大器。限幅器采用PIN二极管进行设计,低噪声放大器采用并联负反馈、源级电感负反馈以及电流复用结构,减小功耗的同时改善了增益平坦度和稳定性。测试结果表明,在工作频带内,限幅低噪声放大器的增益为27±0.2 dB,噪声系数为1.1~1.3 dB,总功耗为240 mW,耐功率大于46 dBm(2 ms脉宽,30%占空比),芯片尺寸为3.3 mm×1.3 mm。     

110-120-GHz monolithic low-noise amplifiers

The authors discuss the development of 110-120-GHz monolithic low-noise amplifiers (LNAs) using 0.1-mm pseudomorphic AlGaAs/InGaAs/GaAs low-noise HEMT technology. Two 2-stage LNAs have been designed, fabricated, and tested. The first amplifier demonstrates a gain of 12 dB at 112 to 115 GHz with a noise figure of 6.3 dB when biased for high gain, and a noise figure of 5.5 dB is achieved with an associated gain of 10 dB at 113 GHz when biased for low-noise figure. The other amplifier has a measured small-signal gain of 19.6 dB at 110 GHz with a noise figure of 3.9 dB. A noise figure of 3.4 dB with 15.6-dB associated gain was obtained at 113 GHz. The authors state that the small-signal gain and noise figure performance for the second LNA are the best results ever achieved for a two-stage HEMT amplifier at this frequency band     

K波段单片接收机设计

基于0.15μm GaAs PHEMT工艺,设计了一款K波段MMIC接收机,频率覆盖19～26 GHz。在单个芯片内集成了平衡式低噪声放大器、本振驱动放大器、镜像抑制次谐波混频器等电路。在19～26 GHz射频输入带宽内的转换增益为7 dB;噪声系数典型值为4 dB;输入回波损耗-12 dB;镜像抑制15 dB;本振-射频隔离度55 dB。为了降低了芯片成本,采用电磁场仿真软件对电路面积做优化设计,使得芯片面积仅为2 mm×4 mm。此接收机MMIC具有集成度高、可靠性高、体积小等特点,可广泛应用于各种微波通信系统和雷达系统。