GaAs PHEMT工艺V波段有源二倍频器MMIC

基于标准GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,设计了一个输出频率在V波段的有源二倍频器单片微波集成电路(MMIC),实现了高输出功率和良好的谐波抑制特性.芯片内部集成了180°马逊巴伦、对管变频和输出功率放大器等电路.重点优化设计了马逊巴伦的版图结构,在宽带内具有良好的相位和幅度特性;分析了对管变频结构电路的原理,确定其最佳工作电压在压断电压附近;设计了V波段两级放大器电路,对带内信号放大的同时抑制了带外谐波信号,提高了整个倍频器的输出功率.芯片采用微波探针台在片测试,在外加3.5V电源电压下的工作电流为147 mA;输入功率为14 dBm时,在55～ 65 GHz输出带宽内的输出功率为13 dBm;带内基波抑制大于20 dBc,芯片面积为2.1 mm×1.3 mm.此倍频器MMIC可应用于V波段通信系统和微波测量系统.     

6～27 GHz GaAs宽带功率放大器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6～27 GHz宽带功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。采用预匹配电路降低带内低频段的增益,将宽带电路设计简化为窄带电路设计。采用滤波器匹配网络,将GaAs PHEMT的栅极等效电容和漏极等效电容加入匹配电路中,缩小了宽带功率放大器MMIC的尺寸。在片测试结果表明,该放大器MMIC在6～27 GHz内,增益大于23 dB,增益平坦度约为±0.8 dB,饱和输出功率大于20.9 dBm。放大器MMIC的工作电压为4 V,电流为125 mA,芯片尺寸为1.69 mm×0.96 mm。该宽带功率放大器MMIC有利于降低宽带系统的复杂度和成本。     

6～18 GHz GaAs射频前端多功能MMIC

基于GaAs单片微波集成电路(MMIC)工艺设计并制备了一款宽带射频前端多功能电路芯片,其包含功率放大器、限幅低噪声放大器(LNA)和收发开关.功率放大器采用平衡式结构同时选择合适的匹配网络实现宽带匹配;限幅器第一级采用功分结构提高耐功率能力;LNA前三级采用电流复用拓扑结构实现低功耗,最后一级采用自偏置结构增加动态范围;天线端的开关具有较高的功率容量,保证信号经过开关后不会压缩而导致发射支路输出功率不足.测试结果显示,电路在6～ 18 GHz频带内,接收支路噪声系数典型值为3.7 dB,增益约为27 dB,1 dB压缩点输出功率典型值大于7 dBm,功耗约为140 mW,能耐受1W的连续波输入功率;发射支路饱和输出功率大于30 dBm,功率附加效率典型值为26％.     

A low power 2.5-5 GHz low-noise amplifier using 0.5-μm GaAs pHEMT technology

正A two-stage 2.5-5 GHz monolithic low-noise amplifier(LNA) has been fabricated using 0.5-μm enhanced mode AlGaAs/GaAs pHEMT technology.To achieve wide operation bandwidth and low noise figure,the proposed LNA uses a wideband matching network and a negative feedback technique.Measured results from 2.5 to 5 GHz demonstrate a minimum of 2.4-dB noise figure and 17-dB gain.The input and output return loss exceeded -10-dB across the band.The power consumption of this LNA is 33 mW.According to the author's knowledge,this is the lowest power consumption LNA fabricated in 0.5-μm AlGaAs/GaAs pHEMT with the comparable performance.     

5～13 GHz GaAs限幅低噪声放大器MMIC

基于0.15 μm GaAs pin二极管和GaAs PHEMT工艺,设计并实现了一款5～13 GHz限幅低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC).该MMIC中限幅器采用三级反向并联二极管结构,优化了插入损耗和耐功率性能;LNA采用两级级联设计,利用负反馈和源电感匹配,在宽带下实现平坦的增益和较小的噪声;限幅器和LNA进行一体化设计,实现了宽带耐功率和低噪声目标.测试结果表明,在5～13GHz内,该MMIC的小信号增益大于20 dB,噪声系数小于1.8 dB,耐功率大于46 dBm(2 ms脉宽,30％占空比),总功耗小于190 mW,芯片尺寸为3.3 mm×1.2 mm.限幅LNA MMIC芯片的尺寸较小,降低了组件成本,同时降低了组件装配难度,提高通道之间的一致性.     

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。     

工作在1.8-3 GHz内的高效率GaAs pHEMT功率单片

本文报道了一款基于南京电子器件研究所GaAs pHEMT单片集成电路工艺的S波段宽带高效率功率放大器。为了提高芯片效率,该放大器采用驱动比为1:8的两级级联方式,并采用低通/高通滤波器相结合的拓扑结构设计每级的匹配电路。这种匹配电路在有效降低芯片面积的同时,在较宽的频带范围内实现对应于高效率的阻抗匹配。在5V漏压AB类偏置条件下,该功率放大器在1.8到3GHz频率范围内连续波输出饱和功率为33~34 dBm,相应的附加效率达到35%~45%,以及非常平坦的功率增益25~26 dB。芯片面积紧凑,尺寸仅为2.7mm×2.75mm。     

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。     

2～18 GHz GaAs超宽带低噪声放大器MMIC

基于90 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计并制备了一款2～18 GHz的超宽带低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC)。该款放大器具有两级共源共栅级联结构,通过负反馈实现了超宽带内的增益平坦设计。在共栅晶体管的栅极增加接地电容,提高了放大器的高频输出阻抗,进而拓宽了带宽,提高了高频增益,并降低了噪声。在片测试结果表明,在5 V单电源电压下,在2～18 GHz内该低噪声放大器小信号增益约为26.5 dB,增益平坦度小于±1 dB,1 dB压缩点输出功率大于13.5 dBm,噪声系数小于1.5 dB,输入、输出回波损耗均小于-10 dB,工作电流为100 mA,芯片面积为2 mm×1 mm。该超宽带低噪声放大器可应用于雷达接收机系统中,有利于接收机带宽、噪声系数和体积等的优化。     

8.5GHz～10GHz GaAs准单片功率放大器

文章介绍了一种准单片形式的功率放大器,采用南京电子器件研究所研制的12mm栅宽的GaAs pHEMT功率管芯,设计了准单片电路形式的匹配电路,设计所得的功率放大器在8.5GHz~10GHz频带范围内,输出功率典型值为5W,功率增益大于6dB,相对带宽大于16%,典型功率附加效率为25%,输入电压驻波比小于2.5。     

一种螺旋巴伦结构的毫米波二倍频器MMIC设计

基于GaAs肖特基二极管工艺,研制了一款无源毫米波二倍频器单片微波集成电路(MMIC).该电路的拓扑结构包含并联二极管对,输入巴伦和输入、输出匹配电路,其中输入巴伦为螺旋型Marchand巴伦,使电路输入输出端具有奇偶次谐波相互隔离的特点,不仅抑制了输出奇次谐波,而且增加了线间的耦合,显著减小了芯片的面积.在设计软件对电路进行仿真优化的基础上,经过实际流片并对芯片进行了测试,实现了输入功率为15 dBm时,输出频率在44～60 GHz处,输出功率大于-1 dBm,变频损耗小于16 dB,对基波和各次谐波抑制度大于30 dBc的技术指标.芯片实际尺寸为1.45 mm×1.1 mm.     

6～18GHz GaAs PHEMT 5位MMIC数字移相器

采用GaAs PHEMT工艺研制开发了一款6～18 GHz五位MMIC数字移相器。通过建立精确的器件模型、选择合理的单位拓扑以及设计优化原理图和版图,并在优化过程中采用性能冗余优化策略,保证了产品各项性能优异和高成品率。测试的电性能典型值表明,在工作频率范围内,11.25°/22.5°移相位的相移误差<2.5°,45°/90°/180°移相位的相移误差<5°,相移均方根误差<4.5°,插入损耗保持在7dB～10.5dB的范围内,32种相移态输入端与输出端的驻波比均小于1.7,最终芯片面积仅为3.555mm×4.055mm×0.1mm,可广泛用于相控阵雷达与电子对抗等系统。     

基于GaAs PHEMT工艺的60~90GHz功率放大器MMIC

研制了一款60~90 GHz功率放大器单片微波集成电路(MMIC),该MMIC采用平衡式放大结构,在较宽的频带内获得了平坦的增益、较高的输出功率及良好的输入输出驻波比(VSWR)。采用GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)标准工艺进行了流片,在片测试结果表明,在栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,功率放大器MMIC的小信号增益大于13 dB,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,功率放大器的小信号增益均大于15 dB。载体测试结果表明,栅极电压为-0.3 V、漏极电压为+3 V、频率为60~90 GHz时,该功率放大器MMIC饱和输出功率大于17.5 dBm,在71~76 GHz和81~86 GHz典型应用频段,其饱和输出功率可达到20 dBm。该功率放大器MMIC尺寸为5.25 mm×2.10 mm。     

基于平面肖特基二极管的平衡式亚毫米波倍频器芯片

基于标准的平面肖特基二极管单片工艺设计了一款平衡式亚毫米波倍频单片集成电路.依据二极管实际结构进行电磁建模,提取了器件寄生参数,并与实测的器件本征参数相结合获得了二极管非线性模型;依据该模型,采用平衡式拓扑结构以实现良好的基波抑制,设计了三线耦合巴伦电桥,并与肖特基二极管集成在同一芯片上,实现了单片集成,提高了设计准确...     

Design of 35 GHz 1 Watt GaAs pHEMT Power Amplifier MMIC

By using 0.15μm GaAs pHEMT (pseudomorphic high electron mobility transistor)technology,a design of millimeter wave power amplifier microwave monolithic integrated circuit(MMIC)is presented.With careful optimization on circuit structure,this two-stage power amplifier achieves a simulated gain of 15.5dB with fluctuation of 1 dB from 33 GHz to 37GHz.A simulated output power of more than 30dBm in saturation can be drawn from 3 W DC supply with maximum power added efficiency(PAE)of 26%.Rigorous electromagnetic simulation is performed to make sure the simulation results are credible.The whole chip area is 3.99mm2 including all bond pads.     

基于GaAs pHEMT工艺的Ka频段双通道开关滤波器芯片

传统的毫米波开关滤波器组件通常基于分立器件或分立芯片,已无法满足快速发展的毫米波频段通信系统特别是5G通信系统的小型化、轻量化需求。为此,文中采用0.25μm GaAs pHEMT工艺,设计并实现了一款工作在Ka频段的双通道开关滤波器芯片。芯片内部集成了单刀双掷开关和梳状线型带通滤波器,相较于只使用ADS软件设计整个芯片,通过使用HFSS软件建立了更为准确的芯片衬底模型,并使用该模型对滤波器电路进行设计,提高了滤波器电路的仿真精度。最终,开关滤波器芯片的尺寸为3.3mm×2.6mm,测试结果显示:该芯片两个通道在通带内的插入损耗小于7dB,带内回波损耗优于15 dB,典型带外抑制优于35 dB,测试结果与仿真结果吻合较好。     

Design of 20-44 GHz broadband doubler MMIC

This paper presents the design and performance of a broadband millimeter-wave frequency doubler MMIC using active 0.15 μm GaAs PHEMT and operating at output frequencies from 20 to 44 GHz. This chip is composed of a single ended-into differential-out active Balun, balanced FETs in push-push configuration, and a distributed amplifier. The MMIC doubler exhibits more than 4 dB conversion gain with 12 dBm of output power, and the fundamental frequency suppression is typically -20 dBc up to 44 GHz. The MMIC works at VDD = 3.5 V, VSS = -3.5 V, Id = 200 mA and the chip size is 1.5 ×1.8 mm2.     

一种采用砷化镓pHEMT工艺的超宽带DC-40GHz 4位单片数字衰减器

介绍了一种超宽带DC-40GHz的4位单片数字衰减器。该衰减器采用0.25μm砷化镓pHEMT工艺制造。据我所知,这种衰减器是至今国内文献报道中带宽最宽的。它通过采用适当的结构来得到超宽的带宽、低插入损耗以及高衰减精度。该衰减器具有1 dB的衰减步进和15 dB的衰减动态范围,插入损耗在40 GHz时小于5 dB,全衰减态及全频带内的输入输出回波损耗大于12 dB。