基于砷化镓晶体管的1.35~2.0 GHz低噪声放大器

低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)是接收机系统的关键器件,其性能决定了接收机系统的噪声温度和对微弱射电信号的放大能力。采用Avago公司砷化镓(GaAs)工艺的pHEMT ATF-54134研制了一款可工作在1.35~2.0 GHz频率范围内的低噪声放大器。该放大器采用两级拓扑结构,单电源自偏置供电,典型增益28 dB,典型噪声温度35 K,输入回波损耗优于-10 dB,输出回波损耗优于-15 dB,输入1 dB压缩点为-13 dBm。该放大器除了可用于对中性氢、脉冲星和羟基进行观测的射电望远镜接收机以外,还可用于电波环境监测系统。

11和14千兆赫低噪声砷化镓场效应晶体管放大器

采用亚微米栅砷化镓场效应晶体管(NEC V-388)研制成11和14千兆赫低噪声放大器。两级放大器实现的最小噪声系数,在11.2千兆赫时为4.2分贝,14千兆赫时为5.7分贝。该放大器将用作接收机前置级。它由未封装的砷化镓场效应晶体管管芯与制作在兰宝石衬底上的薄膜微带输入和输出电路组成。本文介绍了这类放大器的设计、结构和性能。

一种砷化镓HBT高速预分频器的设计

介绍了一种采用砷化镓HBT工艺实现的数字静态除8高速预分频器。该预分频器采用D触发器高速分频和多级供电驱动电路结构。测试结果表明,最高工作频率达到18GHz。预分频器芯片在5V的电源电压下的静态电流为85mA。

应用于收发链路多模块级联的优化设计方法

为解决波束赋形芯片中子电路模块由于寄生效应而导致的级联失配问题提出了一种优化设计方法。该设计方法通过主动引入相邻器件阻抗牵引效应,并使其与级联阻抗失配相抵消从而实现阻抗“预失配”的设计方案。对“预失配”的技术原理以及设计流程进行了简要分析,并通过加工一款采用优化设计方案的4通道X/Ku波段的射频收发芯片,验证了该设计方案的可实现性与有效性。在8 GHz~18 GHz频带范围内,该芯片与基于端口驻波设计体系的原芯片相比,收发链路增益分别为6.5 dB和14 dB,提升了超过2 dB。发射链路输出功率21 dBm,发射效率为15.7%,分别提升了1 dB和9%。接收链路噪声系数为8.72 dB,降低了1.2 dB。收发链路最大移相均方根误差为5.12°和5.25°,分别下降了3.17°和1.75°。

碳纳米晶体管性能首次超越硅晶体管

据美国威斯康星大学麦迪逊分校官网近日报道，该校材料学家成功研制的1英寸大小碳纳米晶体管，首次在性能上超越硅晶体管和砷化镓晶体管。这一突破是碳纳米管发展的重大里程碑，将引领碳纳米管在逻辑电路、高速无线通讯和其他半导体电子器件等技术领域大展宏图。

美国研究人员研制成功新型碳纳米晶体管

美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员成功制作出了1英寸碳纳米晶体管，在性能上首次超过了硅晶体管和砷化镓晶体管。

碳纳米晶体管性能首次超越硅晶体管

科技日报北京9月5日电（记者聂翠蓉）据美国威斯康星大学麦迪逊分校官网近日报道,该校材料学家成功研制的1英寸大小碳纳米晶体管,首次在性能上超越硅晶体管和砷化镓晶体管。这一突破是碳纳米管发展的重大里程碑,将引领碳纳米管在逻辑电路、高速无线通讯和其他半导体电子器件等技术领域大展宏图。碳纳米管管壁只有一个原子厚,是最好的导电材料之一。

碳纳米晶体管首次实现性能超越硅晶体管

9月5日，据美国威斯康星大学麦迪逊分校官网日前报道，该校材料学家成功研制的1英寸大小碳纳米晶体管，首次在性能上超越硅晶体管和砷化镓晶体管。这一突破是碳纳米管发展的重大里程碑，将引领碳纳米管在逻辑电路、高速无线通讯和其他半导体电子器件等技术领域大展宏图。

基于0.1-μm GaAs pHEMT工艺的最小噪声系数3.9 dB的66~112.5 GHz低噪声放大器

本文基于0.1-μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(GaAs pHEMT)工艺,研制了一款覆盖整个W波段的宽带低噪声放大器。提出了一种由双并联电容组成的旁路电路,能够提供宽带射频接地,减小了级间串扰,利于实现宽带匹配。采用双谐振匹配网络实现了宽带的输入匹配和最佳噪声匹配。实测结果显示,最大增益在108 GHz处达到20.4 dB,在66~112.5 GHz范围内,小信号增益为16.9~20.4 dB。在90 GHz处,实测噪声系数为3.9 dB。实测的输入1-dB压缩点在整个W波段内约为-12 dBm。

一种频率与带宽可调的可重构射频滤波器芯片

本文基于0.25μm砷化镓赝晶高电子迁移率晶体管工艺设计实现了一款频率与带宽皆可调的有源可重构滤波器芯片。该滤波器采用了双通道信道化拓扑结构,每个通道由两级可调谐振器与三级宽带放大器交叉级联构成,通过对通道内各级谐振器频率的同步和异步控制,实现对滤波器的频率与带宽的调谐,通过不同工作频段的通道间切换组合,实现了频率的宽范围调谐。为了验证该设计的有效性,完成了该滤波器的流片,其尺寸为3.1 mm×3.0 mm。经实测,该滤波器通带中心频率可在2.52 GHz~3.92 GHz之间进行调谐,频率调谐比达到了54%,通道内带宽可实现350 MHz~1080 MHz之间的变化,相对带宽可调范围为12%~33%,同时具备了频率和带宽的宽范围调控能力。

Sub-6 GHz GaAs pHEMT高功率吸收型单刀双掷开关

基于0.5μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)工艺,设计了一款高功率吸收型单刀双掷开关芯片。芯片采用堆叠技术和前馈电容技术来提高功率容量和线性度。通过在传统串并联结构的输出端口引入串并联阻容匹配网络,实现了芯片在导通和关断状态下的良好端口匹配。该开关芯片的尺寸为0.82 mm×0.37 mm。实测结果显示,在0.7~6.0 GHz的工作频段内,该开关实现了低于1.1 dB的插入损耗、高于36 dB的隔离度、优于15 dB的通路回波损耗和优于10 dB的断路回波损耗。此外,0.1 dB功率压缩点在1、2、4和6 GHz时,均约40 dBm。

应用于WiFi6的新型高线性度功率放大器设计

针对WiFi 6的设备需求,设计了一款工作在5.15 GHz~5.85 GHz的高线性度砷化镓异质结双极型晶体管射频功率放大器。为了保证大信号和高温下功率管静态工作点的稳定性,采用了一种新型有源自适应偏置电路。对射频功率检测电路进行了设计和改进,有效降低了射频系统的功耗。针对各次谐波分量产生的影响,对输出匹配网络进行了优化。仿真结果表明:该射频功率放大器芯片小信号增益达到了32.6 dB;在中心频率5.5 GHz时1 dB压缩点功率为30.4 dBm,功率附加效率超过27.9%;输出功率为26 dBm时,三阶交调失真低于-40 dBc。实测数据表明:小信号增益大于31.4 dB;5.5 GHz时1 dB压缩点功率为29.06 dBm;输出功率为26 dBm时,三阶交调失真低于-30 dBc。当输出功率为20 dBm时,二次三次谐波抑制到-30 dBc和-45 dBc。

GaAs及GaN微波毫米波多功能集成电路芯片综述

综合论述了GaAs和GaN微波毫米波的收发多功能芯片、幅相多功能芯片和GaAs限幅放大器集成芯片的发展状况、电路结构和性能特性,简述了收发多功能中的功率放大器和低噪声放大器的设计方法、幅相多功能中数字移相器和衰减器的设计方法,给出了限幅低噪声放大器中限幅器的设计参考。

GaAs PHEMT器件的失效模式及机理

归纳了GaAs PHEMT器件的几种常见失效模式,并从6个方面分析了PHEMT器件的失效机理:热电子应力退化、氢效应、2DEG结构退化、欧姆接触退化、肖特基接触退化和电迁移。

AlGaAs/GaAs HBT基区电流的研究

在ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴＥＭ模型直流参数的研究基础上，对ＨＢＴ的基区电流进行了研究，特别是针对ＢＥ结空间电荷区的复合电流和基区表面复合电流，因为在ＨＢＴ的小偏置情况下，ＨＢＴ的ＢＥ结空间电荷区的复合电流和基区表面复合电流在整个基区电流中占有主导地位．当ＢＥ结间外加电压为０．５～１．２Ｖ时，ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴ的基区电流的计算机模拟值和测试值比较接近，这一研究结果有助于进一步了解ＨＢＴ的直流特性和１／ｆ噪声特性．

C波段固态功放设计和实验研究

结合新近研制的两种功率放大器,介绍了C波段中功率固态功放的设计理论和方法,并用微波仿真软件对其偏置电路和功分/合成电路进行优化仿真,给出了仿真结果和电路版图。通过制作并测试两种放大器,验证了该设计方法的可行性。同时,给出了功放的实物照片和测试数据,该功放适用于C波段5.3～5.9GHz频段,功率量级分别为30W、50W,既可以连续波应用也可以脉冲工作,既可作为独立的放大器也可作为雷达功放组件的基本放大单元。

一种新型微波宽带压控振荡器的设计

提出了一种提高微波宽带压控振荡器（VCO）稳定性的方法。压控振荡器采用了从谐振电路输出的结构,并与后级缓冲放大电路之间加入了一个匹配电路,从而可有效提高宽带振荡器的稳定性,改善振荡器的温度特性。基于此电路结构,采用Ga As HBT工艺设计了一款微波宽带压控振荡器芯片。为拓宽振荡器的工作频带和降低相位噪声,使用片外Ga As超突变结、高Q值变容二极管。该宽带压控振荡器芯片实测结果显示,在调谐电压为1.5~15 V内,可实现输出频率覆盖13~19 GHz,调谐线性度≤2.5∶1,调谐电压8 V时相位噪声为-89 d Bc/Hz@100 k Hz。该压控振荡器工作电压为5 V,工作电流为65 m A,19 GHz频率点处输出功率在85℃环境温度下比在25℃环境温度下仅下降2 d B,具有良好的温度稳定性。

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波段汽车雷达测速仪低噪声放大器设计

设计与实现了一种应用于X波段(10.5～12 GHz)汽车雷达测速仪的低噪声放大器(LNA),该放大器选用NEC公司的GaAs FET(NE3503M04)低噪声放大管。直流偏置电路采用单电源供电、源极自偏置结构,并采用具有低阻抗特性的扇形微带短截线代替源极的旁路电容;在放大器的输出端串接一个9.1Ω的电阻,用来改善低噪声放大器的稳定性;利用微波电路仿真软件ADS进行电路的初步设计、仿真和优化。最后研制出了一种结构紧凑的低噪声放大器,经测试表明:在10～12 GHz频率范围内,功率增益大于10 dB,增益平坦度小于2 dB,噪声系数小于1.8 dB,输入输出驻波比(VSWR)小于2,满足了该汽车雷达测速仪中低噪声放大器的设计要求。

2～4 GHz 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。