400MHz～2.4GHz宽带低噪声放大器设计

采用0.15μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺,设计一款频率400 MHz~2.4GHz宽带低噪声放大器。采用两级级联结构,将前级放大器的输入阻抗匹配到最佳噪声阻抗得到最小噪声;后级放大器采用负反馈结构得到较宽的工作频带;级间引入失配补偿方法,即在晶体管增益滚降处引入高频增益,使得放大器工作频带拓宽,提高带内平坦度。仿真结果表明,该低噪声放大器工作频率为400 MHz~2.4GHz,频带内噪声系数为1dB,增益为34dB,增益平坦度为3.1dB,回波损耗优于-10dB,满足了低噪声、超宽带和高平坦度的要求。     

基于ADS的2GHz低噪声放大器设计

该文根据对晶体管结构和低噪声放大器原理的分析,利用ADS软件设计了一个低噪声放大器。通过采用HBT晶体管,设计偏置电路、负反馈电路和输入输出匹配电路,实现在2GHz频率下,低噪声放大器绝对稳定,增益大于13dB,噪声系数低于1．0dB,输出驻波比小于1．3,输入驻波比小于2．5。     

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.     

采用二极管的模拟预失真行波管线性化器

设计了一款用于Ku波段行波管的线性化器,基于模拟预失真技术,90°电桥和两个肖特基二极管,在外加直流馈电的情况下,产生预失真信号,矢量网络分析仪测试结果表明,在工作频率为12.5GHz时,其增益扩展了6dB,相位扩张了40°左右。该线性化器与行波管功率放大器级联,双音测试结果表明,当功放双音饱和输入功率回退3dB、三阶交调指标在工作频率12.25GHz和12.75GHz时,均改善了6dB左右。该线性化器结构简单、成本较低、实用性强。     

双晶体管互补式预失真处理技术研究

在分析功率放大器非线性失真的基础上,研究了功率放大器预失真处理的原理,提出了双晶体管互补式预失真处理技术.通过测试证明了该处理技术可在20 MHz信号带宽内,改善功率放大器3阶互调指标15 dB.     

新型3.1～6GHz高增益超宽带低噪声放大器

在传统的窄带达林顿结构放大器基础上,提出一种新型高增益超宽带达林顿结构低噪声放大器.该放大器采用高频低噪声晶体管,采用电感补偿技术和正实电阻补偿技术,保持了达林顿放大器高增益的优点,而且也取得了低噪声、良好输入输出匹配和宽带稳定性.通过优化设计,新型放大器在3.1～6 GHz内,增益S21高达21 dB,变化不超过0.3 dB,噪声系数F为1.5～2.1 dB,输入输出反射系数S11和S22都小于-14 dB,在宽带内保持稳定.     

一种S频段卫星通信相控阵天线设计

为了解决目前卫星通信相控阵天线波束扫描角度范围较小、低仰角增益较低等问题,采用双层微带结构,加载圆形金属腔体,实现了更宽波束的S频段圆极化相控阵单元,来提高相控阵低仰角增益．然后,用24个单元按照水滴状形式排布组成相控阵阵列,以减小风阻．仿真结果表明,在收发频段内,相控阵单元的电压驻波比小于1.3,轴比小于3dB,单元在阵中的3dB波瓣宽度为120°左右; 天线阵列在扫描到仰角25°时,其增益相比天顶方向(仰角90°)下降了4dB左右．最后,加工好的天线阵列测试结果和仿真结果具有很好的一致性,波束扫描角度较宽,低仰角增益较大,满足设计要求．     

基于准浮栅技术的超低压运算放大器

分析了准浮栅晶体管的工作原理、电气特性及其等效电路,基于准浮栅PMOS晶体管,设计了超低压低功耗运算放大器．基于台积电的0.25μm CMOS工艺,利用Hspice对所设计的运放进行了模拟仿真．仿真结果显示,在0.8V的单源电压下,运算放大器的最大开环增益为76.5dB,相位裕度为62°,单位增益带宽为2.98MHz,功耗仅为9.45μW．     

40Gb/s光通信系统驱动放大器设计

针对40Gb/s光通信系统对高速芯片的需求,设计出一种微波单片宽带驱动放大器。该放大器基于0.15μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺,可用于驱动铌酸锂调制器。放大器的宽带实现方案选择分布式拓扑结构,增益单元选择带有耦合电容的共源共栅结构。利用ADS仿真软件进行设计仿真,结果显示,所设计的放大器在DC-35GHz的工作带宽内增益响应平坦,电压增益大于10dB,增益平坦度为±0.5dB,具驻波特性良好,其输入、输出反射系数在频带内的典型值均小于-10dB;在1dB压缩点的输出功率为20dBm,故设计方案可行。     

用于微机械加速度计的亚微米工艺ADC设计

为了满足高性能微机械加速度计输出数字化的应用需求,基于亚微米工艺提出了一种16位高阶∑Δ模数转换器。采用五阶前馈单比特量化的方法,实现转换器低失真输出。前级积分器采用增益增强折叠共源共栅一级运放结构,提高低频增益,减少前级运放增益非线性对转换器失真的影响。应用积分器输出摆幅优化的方法和开关电容共模反馈电路的方案降低了整体功耗。测试结果表明,当采样频率为8MHz时,小信号输入失真度低于90dB;在低功耗模式下采样频率降低到4MHz,失真度接近90dB。这种高集成大动态范围的五阶前馈∑Δ模数转换器结构实现了16位输出精度,能够满足微机械加速度计的输出信号转换要求。     

Si CMOS Ka-band millimeter wave power amplifier

In order to meet the requirement of higher transmission power for the millimeter wave radar or communication system,a Ka band power amplifier is designed based on the 65 nm bulk Si CMOS process.This power amplifier works at 30~32 GHz ,and consists of two-stage CASCODE differential pairs structure amplifiers.Neutralizing capacitances are used to enhance its stability,and the on chip matching network is realized based on transformer coils.After testing,the maximum output power of the power amplifier in the operating frequencies is 16.3 dBm.Its maximum PAE is 16.9 %,-1 dB compression point is 13.2 dBm,and power gain is 23.6 dB.The power amplifier chip presented in this paper has advantages in power gain and chip area utilization,which provides a feasible high power output design example for the silicon-based millimeter wave power amplifier.     

高二次谐波抑制度UHF波段功率放大器

设计了一款470~510 MHz波段的功率放大器电路,给出了功率放大器的设计方法和过程,使用负反馈技术提高电路的稳定性并改善了电路部分性能,采用集总元件及微带传输线混合方式实现了电路匹配。使用ADS对电路进行了仿真,对电路加工后进行测试,测试结果表明增益大于11.2 dB,二次谐波抑制能力优于-24 dB,P1dB输出功率大于11 dBm,测试结果与仿真结果接近。     

20~26 GHz硅基氮化镓可变增益低噪声放大器

基于100 nm硅基氮化镓(GaN)工艺,本文设计并实现了一款工作频段为20～26 GHz且增益平坦的可变增益低噪声放大器(VGLNA).该放大器采用三级共源级级联来实现高增益,并通过调节第二、第三级的栅极偏置实现增益控制.测试结果表明,该放大器在工作频段内实现了超过20 dB的增益可变范围和±1.5 dB的增益平坦度,在增益可变范围内功耗为126 mW至413 mW.在最大增益状态下,该放大器在整个频段内可实现大于20 dB的小信号增益且噪声系数(NF)为2.95 dB至3.5 dB,平均输出1dB压缩点(OP1dB)约为14.5 dBm.该芯片的面积为2 mm~2.     

X 波段单级氮化镓固态放大器

利用自主研制的SiC 衬底的栅宽为2.5mm的AlGaN/GaN HEMT器件,设计完成了单级X波段氮化镓固态放大器模块．模块由AlGaN/GaN HEMT器件、偏置电路和微带匹配电路构成．采用金属腔体和测试夹具,保证在连续波下具有良好的接地和散热性能．利用双偏置电路馈电,并且采用独特的电容电阻网络和栅极串联电阻消除了低频和射频振荡．利用微带短截线完成了器件的输入输出匹配．在 8GHz频率及连续波情况下(直流偏置电压为 V_ds= 27V, V_gs= -4.0V),放大器线性增益为 5.6dB,最大效率为30.5％,输出功率最大可达 40.25dBm (10.5W),此时增益压缩为 2dB．在带宽为 500MHz内,输出功率变化为 1dB．     

用ADS进行功率放大器仿真设计

主要介绍了工作频率为2.4GHz的A类功放的设计方法和仿真过程,采用负载迁移法使用ADS仿真软件,获得射频功率放大器电路的输入输出最佳匹配阻抗,并对设计电路进行了稳定性分析、线性度分析、电源效率分析及对整个电路进行了优化。仿真设计出一个工作频率2.4GHz、增益9.5dB,1dB压缩点功率34dBm、2次谐波小于-50.8dBc的射频功率放大器。     

Design of a 2.5～14.5GHz distributed power amplifier

The operation principle of distributed amplifiers and the impedance characteristic of artificial transmission lines (ATLs) are analyzed, and a distributed power amplifier consisting of three gain cells is designed and fabricated by 0.18μm complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology. The peaking inductor is used to enhance the gain and the reverse isolation of the amplifier in high frequency. The termination loads of ATLs are increased and the values of on-chip inductors are optimized to provide good impedance matching, while improving the output power and efficiency. Measured results show that the amplifier has a 3dB bandwidth of 12GHz (2.5～14.5GHz) and provides an average forward gain of 9.8dB from 3 to 14GHz with a gain flatness of ±1dB. In the desired band, the output power at 1dB gain compression point (P_1dB) is from 4.3 to 10.3dBm while the power added efficiency (PAE) is from 1.7％ to 6.9％.     

基于负反馈和有源偏置的宽带低噪放设计

提出一种基于改进型负反馈电路的宽带低噪声放大器.放大器芯片采用0.25 μm GaAs pHEMT工艺设计和SiP技术封装.通过调节封装内芯片外围负反馈电路实现增益平坦度优化,将低噪放工作频带拓展至0.5~2.5 GHz,可有效覆盖GSM、TD-SCDMA、WCDMA、GPS等多个应用频段.片内的稳压及温度补偿有源偏置电路可对供电电压波动及环境温度变化进行有效补偿,以适应复杂工作环境.经测试,低噪声放大器的供电电压为3.3 V,功耗为40 mW,工作频率为0.5~2.5 GHz,带宽高达5个倍频程,带内增益约为14 dB,增益平坦度≤1 dB,噪声系数≤1.3 dB,输入输出回波损耗≤-10 dB,输入三阶交调点≥1 dBm,封装后尺寸为3 mm×3 mm×1 mm.     

60GHz单级功率放大器的设计

该文探讨了60 GHz 功率放大器的设计方法,设计并测试了基于0．07μm GaAs 工艺的60 GHz毫米波单片功率放大器,该放大器采用共源结构,单级放大,工作电压为1．2 V,工作电流为27 mA,在62．2 GHz 时有最大小信号增益4．9 dB,60 GHz 时仿真的输出1 dB 压缩点功率为12 dBm。     

一种改进型微带线定向耦合器及其应用

在传统的微带线定向耦合器设计中,奇偶模之间不同的相位速度导致了较低的隔离度．针对此问题提出双枝节功率相消技术,在微带线定向耦合器的匹配端口添加两个枝节引入失配,通过调节两个枝节的参数改变匹配端口的反射信号,使其在接收端口处的幅度和相位产生变化,从而有效抵消发射端口在接收端口的泄漏信号．采用这种技术设计了一种工作频带为902~928MHz的微带线定向耦合器,并将其应用于超高频射频识别阅读器中．该定向耦合器工作在920MHz时隔离度可以达到-65dB,耦合度约-10dB,有效地改善了超高频射频识别阅读器的收发隔离,同时将微带线定向耦合器的尺寸减小了20％,在实际应用中取得了良好的效果．     

12位60MS/s采样保持电路的设计

通过增益提升电路,使用于高速高分辨率ADC中的CMOS全差分采样保持电路,能达到高增益高带宽.利用电容下级板采样技术和自举开关消除电荷注入,以全差分结构抑制噪声来提高线性度,使采样精度达到了0.012%.经过Cadence软件Hspice平台仿真,在3.3V电源电压下,用TSMC0.20umCMOS工艺模型,在驱动2PF负载时,直流增益可达112DB,相位裕度为69.7度,单位增益带宽为547.2MHz,压摆率463V/us,功耗19.1 mW.