10Gb/s OEIC光接收机前端及3.125Gb/s限幅放大器

摘要：基于南京电子器件研究所Φ76mm GaAs pHEMT工艺,研制了10Gb/s OEIC光接收机前端,并首次采用耗尽型PHEMT设计并实现了限幅放大器。借助模拟软件ATLAS建立并优化了器件模型,组成形式为MSM光探测器和电流模跨阻放大器,探测器带宽超过10GHz,电容约3fF/μm,光敏面积50×50μm2,整个芯片面积1511μm×666μm。限幅放大器采用无源电感扩展带宽,并借助三维电磁仿真软件HFSS进行模拟仿真。限幅放大器芯片面积1950μm×1910μm,在3.125Gb/s传输速率下,分别输入10mVpp和500mVpp,可以得到500mVpp恒定输出摆幅。     

基于0.25μm GaAs PHEMT工艺的32GHz毫米波单片功率放大器

设计、制造和测试了基于0.25μm栅长GaAs工艺的32GHz毫米波单片功率放大器.该功率放大器采用三级放大,工作电压为6V,工作电流为600mA.带内最大小信号增益为17.4dB,在32GHz具有0.5W的饱和功率输出.     

低功耗、高线性度的电流模可编程增益放大器

本文设计了一种电流模式下,带电流模直流失调消除（DCOC）电路的class-AB的可编程增益放大器。电路基于电流放大器,可以实现40dB的增益动态范围,增益步长为1dB。电流模可编程增益放大器由0.18-μm CMOS工艺实现,电路具有较宽的电流增益范围、较低的直流功耗和较小的芯片面积。放大器电路芯片面积为0.099μm2,在1.8V电压下静态电流为2.52mA。测试结果表明电路增益范围为10dB到50dB,增益误差为±0.40dB,OP1dB为11.80dBm到13.71dBm,3dB带宽为22.2MHz到34.7MHz。     

Ka波段PHEMT功率放大器

报道了 Ka波段的 PHEMT功率放大器的设计和研制。 PHEMT器件采用 0 .2 μm栅长的 Φ 76 mm Ga As工艺制作 ,并利用 CAD技术指导材料生长和器件制作。单级的 MIC放大器采用0 .3mm栅宽的 PHEMT,在 34GHz处 ,输出功率 10 0 m W,功率增益 4 d B。     

单片集成MSM／HEMT长波长光接收机

本文介绍了利用ＩｎＧａＡｓ金属－半导体－金属（ＭＳＭ）长波长光探测器与ＩｎＡ１Ａｓ高电子迁移率晶体管（ＨＥＭＴ）单片集成来实现长波长光接收机的材料和电路设计、工艺途径等研究工作,基本解决了两种器件集成的工艺兼容性的问题,实现了１．３Ｇｂ／ｓ传输速率的单片集成长波长光接收机样品。     

DC-40 GHz光通信系统用GaAs PHEMT驱动放大器。

利用0.2μmGaAsPHEMT工艺研制了40Gb/s光通信系统中的光调制器驱动放大器。该放大器芯片采用有源偏置的七级分布放大器结构,工作带宽达到40GHz,输入输出反射损耗约-10dB,功率增益14dB,功耗700mW,最大电压输出幅度达到7V。两级芯片级连后,功率增益约27dB,在40Gbit/s速率下得到清晰的眼图。     

X波段PHEMT功率单片放大器

报道了X波段8W AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT MMIC功率单片放大器的设计和研制.放大器采用两级拓扑结构,输入输出为50Ω阻抗匹配,芯片面积为4.5mm×3mm.测试结果显示,在7.5V和1.5A的DC偏置下,输出功率在8W以上,功率附加效率为30%,功率增益为15dB.     

4W、22dB小信号增益K波段砷化镓单片微波集成功率放大器

本文报道了一种基于AlGaAs/InGaAs/GaAs pHEMT工艺的4W K波段单片微波集成功率放大器。该功放采用0.15 μm功率pHEMT工艺,并在片内实现了输入、输出端口的50欧姆阻抗匹配。当直流偏置电压为5.6V、直流偏置电流为2.6A时,该功放在19~22 GHz工作频段内可以输出4W的饱和功率,并达到22dB的小信号增益、13dB的输入回波损耗、25%的功率附加效率。     

X波段PHEMT功率单片放大器

报道了X波段8W AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMT MMIC功率单片放大器的设计和研制.放大器采用两级拓扑结构,输入输出为50Ω阻抗匹配,芯片面积为4.5mm×3mm.测试结果显示,在7.5V和1.5A的DC偏置下,输出功率在8W以上,功率附加效率为30%,功率增益为15dB.     

宽带限幅放大器的研制

从双极型晶体管Gummel-Poon模型出发,综合考虑晶体管的器件结构、工作状态和参数提取条件等完成参数提取,运用优化算法对提取参数进行局部和全局优化,给出了得到的GP模型参数值.以此为基础采用差分放大电路形式,完成限幅放大器电路结构设计并对其进行分析,运用ADS仿真软件对限幅放大器进行仿真优化并进行了流片.结果表明,设计完成的限幅放大器在10～300 MHz工作频率内的小信号电压增益最大值大于25 dB,带内平坦度小于±1 dB,限幅输出电压约为1.2 V.     

10Gb/s GaAs PHEMT电流模跨阻抗光接收机前置放大器

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺研制了一种单电源共栅电流模跨阻抗前置放大器(TIA).测量得到放大器-3dB带宽为7.5GHz,跨阻增益为45dBΩ;输入输出电压驻波比(VSWR)均小于2;等效输入噪声电流谱密度在14.3～22pA/ Hz之间,平均值为17.2pA/ Hz.在输入10Gb/s非归零(NRZ)伪随机二进制序列(PRBS)信号下,放大器输出眼图清晰,具有14ps的定时抖动和138mV的峰峰电压.     

1Gb/s CMOS调节型共源共栅光接收机

基于特许0.35μm EEPROM CMOS标准工艺设计了一种单片集成光接收机芯片,集成了双光电探测器(DPD)、调节型共源共栅(RGC)跨阻前置放大器(TIA)、三级限幅放大器(LA,limiting amplifier)和输出电路,其中RGCTIA能够隔离光电二极管的电容影响,并可以有效地扩展光接收机的带宽。测试结果表明,光接收机的3dB带宽为821MHz,在误码率为10-9、灵敏度为-11dBm的条件下,光接收机的数据传输速率达到了1Gb/s;在3.3V电压下工作,芯片的功耗为54mW。     

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.     

一种极低噪声高增益微波单片低噪声放大器

报道了一种用于卫星通讯系统,基于0.5μm栅长增强型赝配高电子迁移率晶体管的两级级联微波单片低噪声放大器.采用集总参数元件来缩小电路面积进而在整个芯片内完成阻抗匹配.在50Ω端口测试条件下,该低噪声放大器在3.5～4.3GHz频率范围内,噪声系数小于0.9dB,增益大于26dB,回波损耗小于-10dB.这是至今为止报道的增益高于20dB的低噪声放大器中具有最小噪声系数的微波单片低噪声放大器,它主要归因于采用具有优异噪声性能的增强型赝配高电子迁移率晶体管以及本文提出的源极串联电感结合漏极应用一个小的稳定电阻来减小输入匹配网络寄生电阻的电路结构.     

一种极低噪声高增益微波单片低噪声放大器

报道了一种用于卫星通讯系统,基于0.5μm栅长增强型赝配高电子迁移率晶体管的两级级联微波单片低噪声放大器.采用集总参数元件来缩小电路面积进而在整个芯片内完成阻抗匹配.在50Ω端口测试条件下,该低噪声放大器在3.5～4.3GHz频率范围内,噪声系数小于0.9dB,增益大于26dB,回波损耗小于-10dB.这是至今为止报道的增益高于20dB的低噪声放大器中具有最小噪声系数的微波单片低噪声放大器,它主要归因于采用具有优异噪声性能的增强型赝配高电子迁移率晶体管以及本文提出的源极串联电感结合漏极应用一个小的稳定电阻来减小输入匹配网络寄生电阻的电路结构.     

A Novel Bandpass Filter Based on Current Feedback Amplifier

An application demonstrating some advantages of the current feedback amplifier (CFA) over the voltage op-amp counterpart is given. A novel bandpass filter achieving a high quality factor and variable gain based on a single CFA is proposed. It is shown that unlike the op-amp Sallen-Key bandpass filter, the CFA filter is more suitable for high frequency applications. Hussain A. Alzaher was born in Qatif-Alawamia, Saudi Arabia, in 1972. He received the B.S. and M.S. degrees (with honors) in electrical engineering from King Fahd University of Petroleum and Minerals (KFUPM), Dhahran, Saudi Arabia, in 1994 and 1997, respectively, and the Ph.D. degree from The Ohio State University, Columbus, in 2001. Since 1994, he has been with KFUPM as a faculty member in the electrical engineering department. His research interest includes applications of electronic circuit techniques for wireless communications: Multi-standard mobile phones, Bluetooth, WLAN and WiMAX. Dr. Alzaher is the recipient of the 1994/1995 Prince Muhammed bin Fahd bin Abdulaziz Award for Excellence in Scientific Achievement. He is also the recipient of the 2003 Showman award for Young Arab Researchers, Engineering Science.     

内置驱动器的砷化镓高隔离开关芯片

采用增强/耗尽型(E/D)结构的赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术,研制开发的射频开关,具有插损低、隔离度高、承受功率大、线性度高等特点.产品采用0.5μm栅长的砷化镓PHEMT E/D标准工艺加工,将开关电路和驱动电路集成在一颗芯片上,并做了相应的静电防护设计.测试结果表明,在0.01～5.o GHz带内,插入损耗≤1.2 dB@3 GHz、≤1.6 dB@5 GHz,带内输入输出驻波比≤1.5,隔离度≥60 dB@3 GHz、≥52 dB@5 GHz,1dB压缩功率点达到了30 dBm,IP3超过了+-52 dBm.     

2.8～4.2GHz MMIC低噪声放大器

报道了基于0.25μm GaAs PHEMT工艺的2.8～4.2GHz MMIC低噪声放大器,详细介绍和分析了低噪声放大器的器件基础和设计原理,设计采用源极串联电感负反馈方法使输入阻抗共轭匹配和最小噪声匹配趋于一致,偏置网络采用自偏置栅压、单电源供电,并用ADS软件仿真。电路评估板选用Rogers RO4350B,在2.8～4.2GHz频段内测得增益大于20dB、增益平坦度小于2.5dB、噪声系数小于2.3dB、输入输出驻波比小于2.0。