3～6GHz SiGe HBT Cascode低噪声放大器的设计

基于Jazz 0.35μm SiGe工艺设计一款满足UWB和IEEE802.11a标准的低噪声放大器.采用并联电感峰化技术与Cascode结构来展宽带宽;完成了芯片版图的设计,芯片面积为1.16 mm×0.78 mm;在带宽为3～6 GHz范围内,最大增益为26.9 dB,增益平坦度为±0.9 dB.放大器的输入输出匹配良好,其回波损耗S11和S22均小于-10dB,输入与输出驻波比小于1.5,1 dB压缩点为-22.9 dBm.在整个频段内,放大器无条件稳定.     

采用新型电流舵结构的增益可调UWBLNA

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一款工作在3 GHz⁵ GHz频段的增益可调超宽带低噪声放大器(LNA)。LNA输入级采用局部反馈的共栅结构,实现了超宽带输入匹配和良好的噪声性能;放大电路级采用提出的新型电流舵结构,实现了放大器增益连续可调;输出级采用源极跟随器,获得了良好的输出匹配。利用ADS2009进行仿真验证,结果表明,在3 GHz5 GHz频段的增益可调超宽带低噪声放大器(LNA)。LNA输入级采用局部反馈的共栅结构,实现了超宽带输入匹配和良好的噪声性能;放大电路级采用提出的新型电流舵结构,实现了放大器增益连续可调;输出级采用源极跟随器,获得了良好的输出匹配。利用ADS2009进行仿真验证,结果表明,在3 GHz⁵ GHz工作频段内,LNA获得了25 dB的增益可调范围,最高增益达到24 dB,输入端口反射系数小于-11 dB,输出端口反射系数小于-14 dB,最小噪声系数为2.3 dB,三阶交调点(IIP3)为4 dBm,在1.2 V电压下,电路功耗仅为8.8 mW。     

基于SiGe HBT 的射频有源电感的设计

基于回转器原理,提出利用两个SiGe异质结晶体管,通过采用不同组态构成四种射频有源电感,其中包括两种正电感和两种负电感,并对它们的性能进行了比较.结果表明,共射组态与共集组态构成的有源电感的性能最优异,并就此做了详细讨论.在带宽为1～15.8 GHz的范围内,其电感值可以达到1 nH以上,电感的品质因数最大值达到75.4.通过调节晶体管的偏置电压,有源电感的电感峰值在1.268 nH-1.914 nH范围内变化.电感值的可调谐性对增强电路设计的可复用性及灵活性具有现实意义.     

UWB LNA的增益平坦化及稳定性的反馈技术

从异质结晶体管(HBT)的小信号模型着手,得到了几种不同反馈形式下HBT的S参数解析表达式。通过对比不同反馈形式的仿真结果,分析了各种反馈形式对S参数的影响,并着重研究了反馈技术对电路稳定性以及对超宽带低噪声放大器(UWB LNA)增益平坦度的影响。结果表明,采用串联电阻和电感或并联电阻和电容的电抗性负反馈,可以使S21的幅度随着频率的增大而逐渐上升,从而补偿了晶体管本身高频增益的下降,同时,也提高了整个电路的稳定性。采用这种反馈结构,设计了一款3～10 GHz超宽带低噪声放大器。仿真结果表明,该放大器在整个频带范围内无条件稳定,传输增益较高,增益平坦度较好,噪声系数较低,是一款无条件稳定并有着较好增益平坦度的超宽带低噪声放大器。     

一款应用于多频带的基于新型Cascode有源电感的高Q带通滤波器

设计了一款基于新型Cascode有源电感和有源负阻电路的二阶差分有源带通滤波器。新型有源电感和有源负阻电路的采用可实现在滤波器Q值不变的条件下对滤波器的中心频率进行调节。仿真结果表明,通过调节有源电感和有源负阻电路的偏置条件,可有效增大滤波器的Q值,且在保持Q值恒定在226的条件下中心频率的变化范围为0.2-3.7GHz。滤波器的以上特性使其能很好地应用于多频带的无线系统。     

改善SiGe HBTs热稳定性的Ge组分分布优化与设计

The impact of the three state-of-the-art germanium(Ge) profiles(box,trapezoid and triangular) across the base of SiGe heterojunction bipolar transistors(HBTs) under the condition of the same total amount of Ge on the temperature dependence of current gainβand cut-off frequency f_T,as well as the temperature profile,are investigated.It can be found that although theβof HBT with a box Ge profile is larger than that of the others,it decreases the fastest as the temperature increases,while theβof HBT with a triangular Ge profile is smaller than that of the others,but decreases the slowest as the temperature increases.On the other hand,the f_T of HBT with a trapezoid Ge profile is larger than that of the others,but decreases the fastest as the temperature increases,and the f_T of HBT with a box Ge profile is smaller than that of the others,but decreases the slowest as temperature increases.Furthermore,the peak and surface temperature difference between the emitter fingers of the HBT with a triangular Ge profile is higher than that of the others.Based on these results,a novel segmented step box Ge profile is proposed,which has modestβand f_T,and trades off the temperature sensitivity of current gain and cut-off frequency,and the temperature profile of the device.     

基于噪声抵消的有源匹配SiGe HBT低噪声放大器设计

基于Jazz 0.35μm SiGe工艺,设计了一种满足2G、3G和WIMAX标准的有源匹配SiGe HBT低噪声放大器.利用共基极晶体管输入阻抗小和共集电极晶体管输出阻抗较小的特点,通过选取晶体管的结构和偏置电流,实现了输入、输出有源阻抗匹配.由于未采用占芯片面积大的电感,减少了芯片面积,芯片面积(含焊盘)仅为0.33mm×0.31 mm;由于共基极晶体管的噪声系数比共射极晶体管的噪声系数高,采用噪声抵消结构减少了其引入噪声.低噪声放大器在(0.6～3)GHz工作频带内,增益为17.8～19.2 dB,增益平坦度为±0.7 dB;有源输入、输出匹配良好;在整个频段内,无条件稳定.     

采用Cascode拓扑和RC反馈网络的高Q差分有源电感

针对传统全差分有源电感在高频下品质因子Q较低的问题,联合使用Cascode拓扑和RC反馈网络对其进行优化。组合电路引入的双重负阻有效抵消了有源电感的寄生电阻,进而有效提高了高频下的Q值。基于Jazz 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺,利用射频仿真软件ADS完成电路设计与仿真。仿真结果表明,在联合采用了Cascode拓扑和RC反馈网络后,在频率大于1 GHz时,有源电感的Q值明显提高;在1.3～3 GHz频率范围内,Q值均大于20;在2.1 GHz时,Q值达到最大值4 416,电感值变化范围为6.9～12 nH。     

双频段低噪声放大器的设计

适应多标准移动通信终端的迅速发展,设计了能够在800 MHz和1.8 GHz两个不同频段独立工作的低噪声放大器.放大器使用噪声性能优良的SiGeHBT管子,采用Cascode结构减小Miller电容的影响,发射极串联电感消除放大器输入端噪声系数和功率匹配的耦合,输入匹配电路采用单通道串并联LC电路,计算串并联电感和电容值,可以在两个工作频点发生谐振.输出端通过调整负载阻抗到50Ω,采用简单的电路实现功率输出.ADS的仿真结果表明,本文设计的低噪声放大器在800MHz和1.8 GHz两个工作频段的S21分别达到了24.3 dB和21.3 dB,S11均达到了-13 dB,S22均在-27dB以下,两个频段的噪声系数分别为3.3 dB和2.0 dB.     

3.1～10.6 GHz低功耗超宽带低噪声放大器

采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺库,设计并验证了一种应用于3.1～10.6 GHz频段的超宽带低噪声放大器。该放大器分为两级:采用跨导增强技术的共栅结构作为输入级,实现了输入阻抗匹配,提高了增益并降低了噪声;第二级是放大输出级,由两个共源放大管和源跟随器缓冲管构成,并采用两级电流复用配置将它们连接在一起,不但对信号进行了二次放大,降低了功耗,而且实现了输出匹配。仿真结果表明,在3.1～10.6 GHz频带范围内,放大器增益为14.8 dB,增益平坦度为SymbolqB@0.6 dB,噪声系数介于2.9～4.5 dB,输入和输出的回波损耗均优于-11 dB,1 dB压缩点为-20.8 dBm,在1.8 V电压下,静态功耗仅为8.99 mW。