宽带单片低噪声放大器

由电路和噪声基本定义出发 ,导出了二端口网络的噪声相关矩阵的转移表示式和导纳表示式 .并推导了两个二端口网络的级联和并联后的噪声相关矩阵 .然后在此基础上得出了并联反馈放大器的噪声参数 (Rn,NFmin和Yopt)和其S参数表达式 .由此设计和制造了 1～ 7GHz两级单片低噪声放大器 .在工作频率 1～ 7GHz内 ,测得增益G >2 0dB ,带内增益波动ΔG≤± 0 75dB ,噪声系数NF≤ 2 5dB ,输入输出驻波VSWR≤ 2 0 ,1分贝压缩点输出功率P1dB≥15dBm .

宽带单片低噪声放大器的增益温度补偿

分析了PHEMT的增益-温度特性和漏电流-温度特性,发现PHEMT增益和漏电流都是随温度的升高而降低,并发现了一定栅宽的PHEMT在大于某一频率时,其增益受温度变化较小的原因.提出了两种自动温度补偿的方法,并分析了每种方法的温度补偿原理.串联源电阻的温度补偿可使PHEMT的漏电流基本保持不变,在一定程度上能降低温度对增益的影响.而自动栅压温度补偿则是强温度补偿,它可随温度的升高,自动提高栅极电压,提高PHEMT的跨导,从而大大减少温度对增益的影响,达到温度补偿的目的.把这两种自动温度补偿的方法结合应用到宽带低噪声放大器中,发现补偿效果良好.试验发现温度补偿后,温度从-55℃～＋85℃时和-55℃～＋125℃时,放大器的增益在6GHz时的降差分别减小了60%和51%,较大地改善了放大器的温度-增益性能.

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。

微波毫米波宽带单片低噪声放大器

推导了反馈电路理论,利用0.25μmGaAs PHEMT工艺,研制了两种并联反馈单片低噪声放大器。第一种放大器的工作频带为6～18GHz,测得增益G≥21dB,带内增益波动ΔG≤±1.0dB,噪声系数NF典型值为2.0dB,输入驻波VSWRin≤1.5,输出驻波VSWRout≤2.0,1分贝压缩点输出功率P1dB≥11dBm。第二种放大器的工作频带为26～40GHz,测得增益G≥17dB,噪声系数NF约为2.0dB,输入、输出驻波VSWR≤2.5,1分贝压缩点输出功率P1dB≥10dBm。两种电路的测试结果验证了设计的正确性。

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。

8～20GHz宽带单片低噪声放大器

介绍了一种8～20 GHz单片低噪声放大器的研制过程。本电路采用两级放大拓扑,自偏置结构。采用串联负反馈技术降低噪声系数和输入驻波比,采用负反馈技术扩展带宽和提高动态范围。电路设计基于Agilent ADS微波设计环境,并进行版图电磁场验证以提高设计的准确率。芯片在0.25μm GaAs PHEMT工艺线上加工制作。测试结果表明,在8～20 GHz频率范围内,增益大于13 dB(正斜率),噪声系数小于3 dB,输入输出驻波比小于2∶1,1 dB压缩输出功率典型值为15 dBm,单电源5 V供电,电流小于90 mA。芯片面积为1.72 mm×1.35 mm。该芯片可广泛应用于各种微波系统。

SiGe BiCMOS低噪声放大器激光单粒子效应研究

随着CMOS工艺的日益成熟和SiGe外延技术水平的不断提高,SiGe BiCMOS低噪声放大器(LNA)广泛应用于空间射频收发系统的第一级模块.SiGe HBT作为SiGe BiCMOS LNA的核心器件,天然具有优异的低温特性、抗总剂量效应和抗位移损伤效应的能力,然而,其瞬态电荷收集引起的空间单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题.本文基于SiGe BiCMOS工艺低噪声放大器开展了单粒子效应激光微束实验,并定位了激光单粒子效应敏感区域.实验结果表明,SiGe HBT瞬态电荷收集是引起SiGe BiCMOS LNA单粒子效应的主要原因.TCAD模拟表明,离子在CMOS区域入射时,电离径迹会越过深沟槽隔离结构,进入SiGe HBT区域产生电子空穴对并引起瞬态电荷收集.ADS电路模拟分析表明,单粒子脉冲瞬态电压在越过第1级与第2级之间的电容时,瞬态电压峰值骤降,这表明电容在传递单粒子效应产生的瞬态脉冲过程中起着重要作用.本文实验和模拟工作为SiGe BiCMOS LNA单粒子效应抗辐射设计加固提供了技术支持.

60GHz高增益宽带单片集成低噪声放大器

基于0.15μm GaAs pHEMT工艺,设计和制作了一款宽带单片集成低噪声放大器.放大器设计采用四级级联的拓扑结构以获得高增益.芯片尺寸2mm×1mm.实测性能指标为：工作频段45-65GHz,增益18±1.5dB,输入驻波比小于3,输出驻波比小于2.3,直流功耗96mW.在增益、带宽和功耗上达到国际现有产品指标.该芯片可被应用于60GHz宽带无线通信系统.

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2～20GHz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＋5V工作电压下，能够在2～20GHz频率内实现小信号增益大于16dB，增益平坦度小于士0．5dB，输出P-1dB大于14dBm，噪声系数典型值为2．5dB，输入和输出回波损耗均小于-15dB，工作电流仅为63mA，低噪声放大器芯片面积为3．1mm×1．3mm。

X波段宽带单片集成低噪声放大器设计

采用负反馈三级级联方案，使用UMS公司的0．25umGaAsPHEMT工艺，设计制作了一个X波段宽带单片集成低噪声放大器。测试结果为：＋5V单电源工作，在6～11．5GHz频率范围，增益〉29．5dB，噪声系数〈1．7dB。具有频带宽、低噪声、高增益、单电源应用等显著特点，特别适合大型相控阵雷达T／R组件中使用。

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。

2~20GHz GaAs超宽带杂谱抑制单片低噪声放大器

基于0.15μm GaAs PHEMT低噪声工艺,采用二种不同的电路结构——分布式和负反馈,研制了两种超宽带低噪声放大器芯片,两种芯片都达到了2~20GHz的超宽带要求。两款芯片均使用单电源+5V自偏置供电。分布式低噪声放大器芯片的典型增益为17dB,典型噪声系数为2.5dB,输入驻波≤1.6,输出驻波≤1.9,1dB增益压缩输出功率≥14dBm,电流≤75mA;负反馈低噪声放大器芯片的典型增益≥20dB,典型噪声系数≤3.0dB,输入输出驻波≤2.1,1dB增益压缩输出功率≥14dBm,电流≤60mA。用探索到的杂谱抑制理念,设计的两种放大器在全频带、全温(-55^+125℃)、大小信号输入下均未见到杂波,成功解决了国外同类产品HMC462在低温(-55℃)下存在杂散的严重问题。

4～10 GHz宽带单片集成低噪声放大器设计

在单片微波集成电路领域,放大器的设计往往不能兼顾噪声、增益和带宽,通常为达到最佳噪声和增益会限制带宽,或者为增大带宽而牺牲噪声和增益。本文采用稳懋公司0.15μmpHEMT工艺,综合各种因素,设计了一款宽带低噪声放大器电路,其频率范围4～10 GHz,增益约25 dB,噪声温度低于100 K,输入输出回波损耗大于10 dB。

4～8GHz宽带单片集成低噪声放大器设计

基于0.15μm GaAs PHEMT工艺设计了一款C波段宽带单片集成低噪声放大器。电路由三级放大器级联而成,三级电路结构均使用电阻自偏压技术来实现单电源供电,它既可保证PHEMT管处于低噪声高增益的工作点,又可将所有元器件集成在单片GaAs衬底上,解决了供电复杂的问题。第三级电路采用了并联负反馈结构,降低了带内低频端增益,提高了高频端增益,从而改善了增益平坦度。利用微波仿真软件AWR对电路进行了仿真和优化,结果显示,在4～8 GHz频带内,噪声系数<1.4 dB,增益达23±0.5 dB,输入输出驻波比<2.0∶1。

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。

8-20GHz 宽带单片微波集成低噪声放大器设计

基于其体积小、重量轻、一致性好等特点,单片微波集成电路的低噪声放大器在射电天文中有着重要作用。本文采用稳懋公司150 nm和100 nm赝高电子迁移率晶体管(pseudomorphic high electron mobility transistor,pHEMT)工艺设计了两款低噪声放大器电路,成功流片,并进行比较。两款放大器的工作频率范围均为8-20 GHz,增益约为23~28 dB,噪声温度低于150K,输入输出回波损耗大于10 dB。

0.5-18GHz超宽带低噪声放大器单片电路研制

本文基于分布式放大器原理,采用0.15um Ga As 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7级分布式拓扑结构,为了提高放大器的增益,每级由两个晶体管组成共源共栅结构。最终结果表明该放大器在0.5-18GHZ内,增益为18±1d B,噪声系数小于3.5d B,输入输出驻波比小于-15d B,1d B压缩点输出功率大于18d Bm,芯片面积为2.6mm×1.4mm。

5～22 GHz平坦高增益单片低噪声放大器

使用0.25μm G aA s PHEM T工艺技术,设计和制造了性能优良的5-22 GH z两级并联反馈单片低噪声放大器。在工作频率5-22 GH z内,测得增益G≥18 dB,带内增益波动ΔG≤±0.35 dB,噪声系数N F≤3.2 dB,输入输出驻波V SW R≤1.7,最小分贝压缩点输出功率P1dB≥10.5 dBm,电流增益效率达2.77 mA/dB。测试结果验证了设计的正确性。

1～7GHz全单片低噪声放大器

一种性能优异的全单片宽带低噪声反馈放大器已研制成功。此两级放大器的特点是 ,性能稳定 ,频带宽 ,噪声低 ,增益高而平坦 ,可直接由 +5 V单电源供电 ,无需外加偏置电路 ,输入输出由 MIM电容隔直 ,使用方便。它由栅长为 0 .5 μm Ga As工艺制作而成 ,所有电路元器件皆集成在 3 .0 mm× 2 .0 mm的 Ga As衬底上。经测量 ,在频率 1～ 7GHz的范围内 ,放大器增益大于 2 0 d B,带内增益波动小于± 0 .75 d B,噪声系数 NF<2 .5d B,输入输出驻波 VSWR约 2 .0 ,1分贝压缩点输出功率大于 1 4d Bm。文中介绍了放大器的设计原理和工艺过程 ,并给出了测量结果。测量结果与设计符合得很好。最后值得指出的是 76mm Ga As圆片的成品率高 ,性能一致性好。

S波段单片低噪声放大器

S波段单片低噪声放大器采用了 0 5 μm3英寸 ( 76.2mm)砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺 ,由三级自偏电路构成 ,单电源 ( + 5V)供电 .对 3英寸圆片上的放大器芯片进行直流测试后 ,随机抽取一定数量的样品装架测量 ,并对放大器进行了增益和相位的统计 .统计表明 :在S波段带宽 30 0MHz范围内 ,增益在 2 4 5～ 2 6dB范围内 ,相位线性度小于 1°,相位偏差± 7°,噪声系数最大 1 4dB ,输入输出驻波最大 1 4,1dB压缩输出功率大于 1 0 5dBm .另外 ,还对放大器进行了高温。