DC～70GHz GaAs超宽带放大器MMIC

基于90 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺研制了一款DC～70 GHz超宽带放大器单片微波集成电路(MMIC)。采用6级共源共栅结构，拓展了超宽带放大器MMIC的带宽，提高了其增益。在共源共栅PHEMT之间引入一条调谐微带线作为调谐电感，改善了超宽带放大器MMIC的增益平坦度。在片测试结果表明，该放大器MMIC在DC～70 GHz内，小信号增益大于8.3 dB,增益平坦度典型值为±1 dB,饱和输出功率大于13 dBm。在50 GHz以下噪声系数小于5 dB,在70 GHz的噪声系数为8.5 dB。该放大器MMIC的工作电压为8 V,电流为70 mA,包含射频压点与直流压点的芯片尺寸为1.39 mm×1.11 mm。     

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。     

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。     

基于InP DHBT工艺的33～170 GHz共源共栅放大器（英文）

基于500 nm磷化铟双异质结双极晶体管（InP DHBT）工艺,设计了一种工作在33～170 GHz频段的超宽带共源共栅功率放大器。输入端和输出端的平行短截线起到变换阻抗和拓展带宽的作用,输出端紧密相邻的耦合传输线补偿了一部分高频传输损耗。测试结果表明,该放大器的最大增益在115 GHz达到11.98 dB,相对带宽为134.98%,增益平坦度为±2 dB,工作频段内增益均好于10 dB,输出功率均好于1 dBm。     

一款130～140GHz MMIC低噪声放大器

基于90 nm栅长的InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款工作于130 ～140 GHz的MMIC低噪声放大器(LNA).该款放大器采用三级级联的双电源拓扑结构,第一级电路在确保较低的输入回波损耗的同时优化了放大器的噪声,后两级则采用最大增益的匹配方式,保证了放大器具有良好的增益平坦度和较小的输出回波损耗.在片测试结果表明,在栅、漏极偏置电压分别为-0.25 V和3V的工作条件下,该放大器在130～ 140 GHz工作频带内噪声系数小于6.5 dB,增益为18 dB±1.5 dB,输入电压驻波比小于2:1,输出电压驻波比小于3:1.芯片面积为1.70 mm×1.10 mm.该低噪声放大器有望应用于D波段的收发系统中.     

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。     

基于GaAs pHEMT的1.0～2.4 GHz放大衰减多功能芯片

基于0.25 μm GaAs赝高电子迁移晶体管(pHEMT)工艺,研制了一种1.0～2.4 GHz的放大衰减多功能芯片,该芯片具有低噪声、高线性度和增益可数控调节等特点。电路由第一级低噪声放大器、4位数控衰减器、第二级低噪声放大器依次级联构成,同时在片上集成了TTL驱动电路。为获得较大的增益和良好的线性度,两级低噪声放大器均采用共源共栅结构(Cascode)。测试结果表明,在1.0～2.4 GHz频带范围内,该芯片基态小信号增益约为36 dB,噪声系数小于1.8 dB,输出1 dB压缩点功率大于16 dBm,增益调节范围为15 dB,调节步进1 dB,衰减RMS误差小于0.3 dB,输入输出电压驻波比小于1.5。其中放大器采用单电源+5 V供电,静态电流小于110 mA,TTL驱动电路采用-5 V供电,静态功耗小于3 mA。整个芯片的尺寸为3.5 mm×1.5 mm×0.1 mm。     

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.     

CMOS毫米波低功耗超宽带共栅低噪声放大器

陈述了一个基于单端共栅与共源共栅级联结构的超宽带低噪声放大器(LNA).该LNA用标准90-nm RFCMOS工艺实现并具有如下特征:在28.5～39 GHz频段内测得的平坦增益大于10 dB;-3 dB带宽从27～42 GHz达到了15 GHz,这几乎覆盖了整个Ka带;最小噪声系数(NF)为4.2dB,平均NF在27 ～ 42 GHz频段内为5.1 dB;S11在整个测试频段内小于-11 dB.40 GHz处输入三阶交调点(IIP3)的测试值为+2 dBm.整个电路的直流功耗为5.3 mW.包括焊盘在内的芯片面积为0.58 mm×0.48 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0.15 μm pHEMT的超宽带低噪声放大器

采用RC负反馈、源极电感负反馈等方法,设计并制作了一种基于MMIC技术的3~15 GHz超宽带低噪声放大器,在超宽带范围内实现了优良的回波损耗和平坦的高增益。采用0.15 μm GaAs pHEMT工艺进行设计,该放大器的芯片尺寸为2 mm×1 mm,直流功耗为200 mW。在片测试结果表明,带内增益高达28 dB,4~12 GHz带宽范围内的噪声系数低于2 dB,输入/输出回波损耗大于15 dB,测试结果与仿真结果十分吻合。该低噪声放大器可应用于S,C,X,Ku波段外差接收机以及毫米波、亚毫米波接收机的中频模块。     

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。     

0.1～6.0 GHz pHEMT达林顿放大器

采用栅长为0.25μm的增强型pHEMT工艺设计并制造了一款新型达林顿放大器芯片。该达林顿放大器第二级采用了共源共栅结构,引入了负反馈,并采用了有源偏置。在0.1～6.0 GHz范围内,小信号增益大于23dB,平坦度小于±1 dB,驻波小于2,噪声系数小于1.5 dB,输出1 dB压缩点大于21 dBm,输出三阶交调截断点大于34 dBm@1.8 GHz。所设计的共源共栅达林顿放大器具有较好的带宽和一致性等优点,适用于4G、5G通信系统以及雷达收发组件等。     

3.1～5.2GHz超宽带可变增益低噪声放大器设计

低噪声放大器是超宽带接收机系统中最重要的模块之一,设计了一种可应用于3.1～5.2GHz频段超宽带可变增益低噪声放大器。电路输入级采用共栅结构实现超宽带输入匹配,并引入电流舵结构实现了放大器的可变增益。仿真基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺。结果表明,在全频段电路的最大功率增益为10.5dB,增益平坦度小于0.5dB,噪声系数小于5dB,输入反射系数低于-15dB,在1.8V电源电压下,功耗为9mW。因此,该电路能够在低功耗超宽带射频接收机系统中应用。     

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.     

超宽带低温接收机后级低噪声放大器设计

设计了一种用于超宽频低温接收机后级放大的宽带低噪声放大器,并给出了仿真和测试结果。该低噪声放大器采用三个单片级联,并在级间加入了均衡和衰减网络对增益进行修正,使增益平坦度得到很大改善,同时对噪声等指标影响较小。最终实现的低噪声放大器在1～9GHz 频率范围内,常温噪声系数优于2dB,增益大于35dB,平坦度小于3.5dB,输入输出驻波比小于2.5,输出1dB 压缩点功率大于10dBm。     

S波段平衡式限幅放大器设计

采用混合集成电路工艺,设计了一款小尺寸限幅低噪声放大器(LNA)。优化了限幅电路设计,明显缩小了电路体积。低噪声放大器采用负反馈结构,以改善增益平坦度。采用平衡式结构,提高限幅器的功率容量和放大器的1 dB压缩点输出功率(P-1 dB)。设计制作了Lange电桥,作为平衡式限幅放大器的输出电桥。该放大器工作电压5 V,电流151 mA,测试结果显示,在频带2.7~3.0 GHz内,噪声系数小于1.5 dB,小信号功率增益大于36 dB,增益平坦度小于0.6 dB,输入输出驻波比小于1.3,P-1 dB大于13 dBm。该限幅放大器能够承受脉冲功率300 W、脉宽300μs和占空比为30%的信号,外形尺寸为27 mm×18 mm×5 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。     

采用双栅砷化镓FET的2～18GHz单片分布放大器

本文叙述了一种2—18GHz单片分布放大器,其增益为6db,增益平坦度为±0.5db,VSWR(电压驻波比)小于2:0:1。测得的噪声系数低于7.5db,功率输出大于17dbm。为了在设计的频带上得到最大增益,该放大器用双栅砷化镓FET(场效应晶体管)代替单栅FET。另外还介绍级联放大器的特性。     

CMOS毫米波低功耗超宽带共栅低噪声放大器（英文）

陈述了一个基于单端共栅与共源共栅级联结构的超宽带低噪声放大器(LNA).该LNA用标准90-nm RF CMOS工艺实现并具有如下特征:在28.5~39 GHz频段内测得的平坦增益大于10 d B;-3 d B带宽从27~42 GHz达到了15 GHz,这几乎覆盖了整个Ka带;最小噪声系数(NF)为4.2 d B,平均NF在27~42 GHz频段内为5.1 d B;S11在整个测试频段内小于-11 d B.40 GHz处输入三阶交调点(IIP3)的测试值为+2 d Bm.整个电路的直流功耗为5.3 m W.包括焊盘在内的芯片面积为0.58 mm×0.48 mm.