3.1～10.6 GHz超宽带低噪声放大器设计

采用标准0.35 μm SiGe HBT工艺设计了工作频段在3.1～10.6 GHz的超宽带低噪声放大器.从宽带电路和高频电路设计的器件选择、电路结构选择等方面讨论了超宽带低噪声放大器的设计.结果表明,通过合适的电路结构和器件参数选择,可以采用0.35μm SiGe HBT工艺制备满足超宽带系统要求的低噪声放大器.在整个工作频段内所设计的低噪声放大器输入输出匹配S11和S22均优于-8dB,噪声系数为3.5dB,电路的工作电压为2.5 V,电流消耗为4.38 mA.     

2.4 GHz CMOS低噪声放大器设计

本文采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了两款可工作在2.4GHz频率上的窄带低噪声放大器(LNA)。两款LNA的电路结构分别为Cascode电路结构应用电流复用技术,以及应用正体偏置效应的折叠Cascode结构。所设计的两款窄带LNA的仿真结果表明,在2.4 GHz工作频率上,Cascode结构LNA在1.5V供电电压下电路功耗为4.9mW,增益为23.5dB,输入输出反射系数分别为-16.9dB与-16.3dB,噪声系数为0.72dB且IIP3为3.12dBm;折叠Cascode结构LNA可在0.5V供电电压下工作,功耗为1.83mW,增益为23.8dB,输入输出反射系数分别为-28.2dB与-24.8dB,噪声系数为0.62dB且IIP3为-7.65dBm,适用于低电压低功耗应用。     

基于SiGe BiCMOS的全集成射频功率放大器设计

提出了一种基于SiGe BiCMOS工艺的适用于移动设备的紧凑全集成功率放大器.设计采用cascode驱动级与共发射极功率级级联以提高放大器的功率增益,片上集成CMOS电源以提供偏置电流,采用分布式的镇流电阻和具有热负反馈效果的偏置电路补偿结温以防止放大器在高温工作时失效,并且采用一种紧凑的电路级的热耦合模型对所提出的热稳定措施进行仿真验证.后仿结果表明：PA在3.3 V供电下、2.4~2.5 GHz的工作范围内输出增益为32.5 dB,S11&S22<-10 dB,1 dB压缩点处的输出功率为25.4 dBm,在25 ℃的环境温度下最高结温小于65 ℃（饱和）.芯片面积仅为1.25×0.76 mm2.测试结果表明：在-45~85 ℃的工作环境下,可以在增益要求为26.5~32.9 dB的应用中正常工作.1 dB压缩点处的输出功率为24.3 dBm.采用 20 MHz 64-QAM OFDM信号测试,DEVM达到-30 dB的输出功率为18.1 dBm.     

2.4 GHz频段射频前端高线性度SiGe低噪声放大器设计

为满足高性能射频前端接收部分对高线性度的需求，基于SiGe BiCMOS工艺设计并实现了一款工作在2.4 GHz频段的高线性度低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）.该放大器采用Cascode结构在增益与噪声之间取得平衡，在Cascode结构输入和输出间并联反馈电容，实现输入端噪声与增益的同时匹配.设计了一种改进的动态偏置有源电流镜以提升输入 1 dB压缩点及输入三阶交调点的线性度指标.为满足应用需求，LNA与射频开关及电源模块集成组成低噪声射频前端接收芯片进行流片加工测试.测试结果表明：在工作频率2.4 ~2.5 GHz内，整个接收芯片增益为14.6 ~15.2 dB，S11、S22<-9.8 dB，NF<2.1 dB，2.45 GHz输入1 dB压缩点为-2.7 dBm，输入三阶交调点为+12 dBm.芯片面积为1.23 mm×0.91 mm.该测试结果与仿真结果表现出较好的一致性，所设计的LNA展现出了较好的线性度表现.     

作为世界文学研究的美国华裔英语文学批评

在传统共栅放大器结构基础上,基于0.18 μm CMOS工艺,提出一种带多重反馈环路技术的0.8~5.2 GHz宽带低噪声放大器(LNA). 该电路采用的负反馈结构在改善噪声系数和输入阻抗匹配的同时并不需要消耗额外的功耗;采用的双重正反馈结构增加了输入级MOS管跨导设计的灵活性,并可通过输出负载阻抗反过来控制输入阻抗匹配,使得提出的LNA在宽频率范围内实现功率增益、输入阻抗与噪声系数的同时优化. 后版图仿真结果显示,在0.8~5.2 GHz频段内,该宽带LNA的功率增益范围为12.0~14.5 dB,输入反射系数S11为-8.0~-17.6 dB,输出反射系数S22为-10.0~-32.4 dB,反向传输系数S12小于-45.6 dB,噪声系数NF为3.7~4.1 dB. 在3 GHz时的输入三阶交调点IIP3为-4.0 dBm. 芯片在1.5 V电源电压下,消耗的功率仅为9.0 mW,芯片总面积为0.7 mm×0.8 mm.     

一款应用于LTE移动终端的射频功率放大器设计

基于WIN InGaP/GaAsHBT工艺,设计了一款应用于LTE移动终端的射频功率放大器。工作在AB类偏置状态,由三级放大电路级联构成,并带有温度补偿和线性化的偏置电路。芯片版图面积为1410×785μm2,电源电压为3.4V。仿真结果显示:功率增益大于30.1dB、1dB压缩点输出功率为31.2dB.m,在Band38(2570～2620)MHz内,输入回波损耗S11小于-15dB,S21大于30.1dB,输出回波损耗S22低于-25dB,1dB压缩点输出功率的功率附加效率高达36.6%。     

一种新型宽带四单元手机天线设计

文章提出了一种应用于手机的新型宽带四单元天线系统。该系统由4个完全相同的平面倒F天线(planar inverted-F antenna,PIFA)组成,并采用附加寄生单元、地板上开槽和延伸T型枝节相结合的方法来减少天线单元之间的耦合。实测结果表明,-10dB阻抗带宽为1.31GHz (1.60~2.91GHz),覆盖了DCS1800、PCS1900、UMTS2100、LTE2300、LTE2500以及2.4GHz WLAN 6个频段。在整个工作频带内,除S12和S34小于-14dB外,其他单元之间的隔离度均小于-15dB。计算得到的包络相关系数均小于0.06,表明该天线系统具有良好的分集性能,在5G网络中具有广阔的应用前景。     

2.8～8.5 GHz全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器设计

为了在不增加功耗的前提下提高低噪声放大器的增益,本文通过引入电流复用技术,并将偏置管兼作放大管,设计出一款全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器。采用TSMC公司的0.18μm CMOS工艺和Cadence软件对本低噪声放大器电路进行前仿真和后仿真。仿真结果表明,在1.5V的电压供电下,整个电路的功耗(power consumption,PD)为11.7mW,在2.8~8.5GHz的频段内,噪声系数(noise figure,NF)为3.05~4.1dB,正向增益(S21)为18.2~19.9dB,输入回波损耗(S11)、输出回波损耗(S22)均小于-10dB,群延迟为130~320ps,在6GHz处,三阶交调点IIP3为-12.16dBm,达到了设计目标。该低噪声放大器具有高增益低功耗的特点,可用于对增益和功耗要求都较高的接收机中。     

基于多重反馈环路技术的0.8～5.2GHz CMOS宽带LNA设计

在传统共栅放大器结构基础上,基于0.18μm CMOS工艺,提出一种带多重反馈环路技术的0.8~5.2GHz宽带低噪声放大器(LNA).该电路采用的负反馈结构在改善噪声系数和输入阻抗匹配的同时并不需要消耗额外的功耗;采用的双重正反馈结构增加了输入级MOS管跨导设计的灵活性,并可通过输出负载阻抗反过来控制输入阻抗匹配,使得提出的LNA在宽频率范围内实现功率增益、输入阻抗与噪声系数的同时优化.后版图仿真结果显示,在0.8~5.2GHz频段内,该宽带LNA的功率增益范围为12.0~14.5dB,输入反射系数S_(11)为-8.0~-17.6dB,输出反射系数S_(22)为-10.0~-32.4dB,反向传输系数S12小于-45.6dB,噪声系数NF为3.7~4.1dB.在3GHz时的输入三阶交调点IIP3为-4.0dBm.芯片在1.5V电源电压下,消耗的功率仅为9.0mW,芯片总面积为0.7mm×0.8mm.     

C波段射频功率放大器的设计

射频功率放大器是发射机的重要组件,它的设计成了微波发射系统的关键。氮化镓功率管的宽带隙、高击穿电场等特点,使其具有带宽宽,高效特性等优点。本文使用ADS仿真软件对一款功率放大器进行仿真和电路设计,根据晶体管的小信号S参数和I-V曲线,对功率管的输入、输出阻抗匹配电路及其偏置电路进行优化设计,使其性能达到设计要求。在4 GHz~6.5 GHz的频段内,对输入功率为0 dBm射频信号,输出大于38 dBm的射频信号,带内波动≤±1 dB。     

X、Ku波段宽带低噪声放大器的设计

文章利用有损匹配的方法设计了一种覆盖X、Ku波段的宽带低噪声放大器,其工作频率为8～18 GHz,带内功率增益大于32 dB,增益平坦度小于3 dB,输入输出端口的回波损耗S11和S22均优于-7 dB,噪声系数小于2.8 dB,最大输出功率为16 dBm,且具有工作频带宽、输入输出匹配结构简单的特点.     

X波段低噪声放大器设计

从获取最小噪声系数角度来进行电路设计,采用Avago公司的0.2um GaAs pHEMT工艺芯片(T=18GHz),设计了工作于X波段(9-11GHz)的两级宽带低噪声放大器。测试结果为:在9-11GHz,噪声系数小于1.15dB,最小噪声系数在9.8GHz为1.015dB,功率增益在所需频段9-11GHz大于24dB,输入和输出回波损耗均小于-10dB。     

基于基片集成波导功分/合成器的宽带功率放大器研制

基于基片集成波导功分/合成器设计并研制了4路X波段宽带功率合成放大器.功分/合成器由一对4路树状功分器采用背对背方式组成,功分器输入输出端口均包含基片集成波导-微带转接结构,以便于功分/合成器与其他平面器件相连接.在9.3~12.3GHz范围内实测功分/合成器的回波损耗低于-13dB,传输损耗优于-3.3dB.设计并制作了一个X波段4路宽带功率放大器,合成功放在10.4GHz上的1dB压缩点输出功率约为7.1W(连续波工作方式),在8.9~12.3GHz范围内,合成效率大于60%,在9.5GHz上其最大合成效率约为73.6%.测试结果表明,该技术可方便地用于微波与毫米波固态功率放大器设计.     

具有平坦增益的3.1~10.6 GHz UWB CMOS低噪声放大器设计

提出了一种采用0.18μm CMOS工艺的3.1～10.6GHz超宽带低噪声放大器.电路的设计采用了电流复用技术与阻抗反馈结构,具有低功耗和平坦增益的特性.仿真结果显示,在3.1～10.6GHz频率变化范围内,低噪声放大器达到平均17.5dB的电压增益,输入和输出的回波损耗均低于-8dB,最小噪声系数约为2.8dB,在电源电压为1.5V下功耗约为11.35mW.     

Design and analysis on four stage SiGe HBT low noise amplifier

Focusing on the linearity shortcoming on a bipolar low noise amplifier(LNA),a new 6 ~14GHz four stage SiGe HBT LNA is proposed.This amplifier adopts a method of gain allocation on multiple stages to avoid the limitation on linearity especially with the addition of negative gain on the third stage.To realize gain flatness,extra zero is introduced to compensate the gain roll-off formed by pole,and local shunt-shunt negative feedback is used to widen the bandwidth as well as optimize circuit' s noise.Simulated results have shown that in 6 ~14GHz,this circuit achieves noise figure(NF) less than 3dB,gain of 17.8dB(+0.2dB),input and output reflection parameters of less than- 10 dB,and the K factor is above 1.15.     

应用于无线通信基站的Doherty功率放大器

采用Doherty技术设计并实现了一款应用于无线通信基站的S波段高效率功率放大器,通过非对称功率输入的方式使得整个功放在更宽的功率范围内获得高效率。设计中采用了安捷伦公司的先进设计系统软件(advanced design system,ADS),选取恩智浦公司型号为MRF7S21080H与MRF8S21100H的横向扩散金属氧化物半导体(laterally diffused metal oxide semiconductor,LDMOS)功放晶体管,两款晶体管的工作频率均为2.14~2.17 GHz。经过电路仿真与实物调试,最终设计并实现了功率回退达到7 dB的功率放大器,其增益为13.5 dB,并且在7 dB功率回退点上效率达到35%,峰值功率效率达到42%。相比其他功率放大器,该放大器具有较大的功率回退范围与更高的效率。结果证明,通过不对称输入方式所设计的Doherty功率放大器可以获得更宽的功率回退范围。     

基于电容电感移相单元的MEMS移相器

为减小基本结构开关线型微机电(MEMS)移相器的面积,提出了一种新型的基于电容电感移相单元的小型化3位开关线型MEMS移相器。该移相器用MEMS工艺制成的交叠结构的电容电感移相单元代替原始的延迟传输线,其90°移相单元的长度比传统90°延迟线的缩短近3/4,45°移相单元的长度比原始延迟线的缩短近1/2,有效缩小了移相器的整体面积。用HFSS(high frequency structuresimulator)软件进行了仿真及优化设计。仿真结果表明:在20GHz到40GHz频段内,45°移相单元的回波损耗优于-27.25dB,插入损耗优于-0.33dB;90°移相单元的回波损耗优于-26.25dB,插入损耗优于-0.51dB。在35GHz时,整个3位移相器能够完成0～360°、间隔为45°的移相,平均插入损耗为-2.63dB,回波损耗优于-15dB,平均相位误差为3.67°。根据仿真结果,所设计的MEMS移相器适用于35GHz小型化相控阵雷达。     

毫米波MEMS开关自激励机理实验验证结构的模拟与设计

提出了一种新型的毫米波MEMS开关自激励机理的实验验证结构,该结构由一分四功率分配器和5个相同开关形成的阵列组成.通过CST Microwave Studio和HFSS电磁仿真软件完成了一分四功率分配器和开关阵列的设计.在频率为35 GHz时,一分四功率分配器的4个输出端口的隔离度小于-48 dB,同时由于结构的对称性...     

双包层Er^3＋／Yb^3＋共掺光纤放大器系统结构设计及其性能分析

基于光传输方程,数值分析了所设计的双包层Er^3＋／Yb^3＋共掺光纤放大器系统结构在980nm泵浦下,输出信号功率和噪声特性;讨论了它们随输入信号功率、输入信号波长、泵浦信号波长和光纤包层面积的关系。结果表明,该系统结构在输入信号小于-30dBm,激活光纤长度为4m时,输出信号功率超过10dBm,增益高于35dB,噪声系数受光纤内包层与纤芯面积之比影响较大,且小于3．5dB．     

2.45GHz单级低噪声放大器的设计

设计了一种基于高电子迁移率晶体管ATF54143的单级低噪声放大器,采用ADS软件进行了设计优化。仿真结果表明在2.45 GHz处噪声系数小于1.5 d B,增益大于16.4 d B,稳定系数大于1.1,输入与输出的电压驻波比都小于1.1。在仿真基础上进行了实物加工,实测结果在2.45 GHz处|S21|为8.3 d B,|S11|和|S22|最小值分别为-13.5 d B,-17.2 d B,1 d B压缩点的输出功率约为10 d Bm。该放大器可应用于S波段的无线局域网,射频识别和北斗导航系统等领域。