X波段高性能有源集成天线设计

设计了一种带有收发开关和低噪声放大器的有源集成天线.收发开关基于PIN二极管设计,采用非对称拓扑结构和阻抗变换网络实现了低插损和高收发隔离的特性.协同设计天线、收发开关及低噪声放大器(LNA),省去了天线与收发开关之间的匹配网络,并简化了收发开关与低噪声放大器之间匹配网络的设计.实际加工的有源集成天线测试与仿真结果基本一致,在7.8～8.1GHz频率实现了良好的匹配和辐射性能,且结构紧凑.     

一种超低频有源接收天线的设计与研究(一)

针对传统超低频接收天线尺寸庞大、带宽极窄的问题,提出以运算放大器为核心组成负阻抗变换器(Negative Impedance Converter,NIC),并加入深度负反馈建立非福斯特(Non-Foster)匹配电路的方法,利用负阻抗变换生成与无源元件电抗特性正好相反的负电容或负电感,抵消或减小电小天线的输入电抗部分,...     

负阻式参量放大器与电子管放大器的级联

本文讨论了变电容负阻式参量放大器与电子管放大器联级运用时的一些问题。分析了参放一共阴,参放一共栅和参放一共阳三种放大器组合的噪声系数与天线内电导及等效负电导的关系。求出了它们在最佳耦合时的最低噪音系数。 文章还对放大器的稳定性能进行分析,前提出衡量稳定度的标准。分析结果表明,对放大器的噪声系数和增益的要求,与放大器的稳定度是矛盾的,即噪声系数愈小,增益愈高,则放大器的稳定性愈差。 文章进一步讨论了在稳定度给定的条件下各种放大器组合可能得到的最低噪声系数。可以看出,在相同的条件下参放一共栅放大器组合的最低噪声系数最小,参放一共阴次之,参放一共阳最大。 讨负阻式参放──共栅放大器的组合线路进行了试验,所得结果与理论分析基本上是一致的。     

基于55 nm CMOS工艺的可变增益放大器

为了实现5G通信系统中高数据传输速率的要求,满足宽带条件下接收信号幅度的大动态范围变化,基于Global Foundries 55 nm CMOS工艺提出一种宽带且增益大范围线性变化的可变增益放大器.在该可变增益放大器中,采用改进型Cherry-Hooper放大器结构使其动态范围和电路带宽有效扩展,并利用晶体管的可调谐特性,在不使用附加电路的前提下使增益变化具有良好线性,解决了CMOS电路中放大器增益与控制电压非线性变化的难题,同时添加低截止频率的高通滤波器,消除可变增益放大器的直流偏移,并降低其误码率.版图仿真结果表明,在-33.4～46.9 dB的超宽动态范围内实现增益线性变化,3-dB带宽对应的频率达到1.89 GHz(0.000 12～1.9 GHz),可变增益放大器芯片(核心区域,不含焊盘)面积仅为0.006mm~2.该可变增益放大器指标完全满足目前5G宽带通信系统的要求.     

一种基于电阻型光耦可变增益放大器设计

采用改变电阻来控制放大器增益的方法,介绍了一种基于电阻型光耦的可变增益放大器的设计方式。通过实测,增益变化具有较高的线性度。     

一种宽带非福斯特电路设计与实现

对一种负阻抗变换器(NIC)来实现宽带非福斯特电路特性进行了理论分析,给出了NIC的稳定性工作条件.以宽带运算放大器为核心设计了宽带非福斯特电路,对电路进行了时域和频域仿真,提出了一种负阻抗等效测试方法.仿真和测试结果都表明,设计的宽带非福斯特电路可以在几十倍频程带宽内实现负阻抗变换,且电路简单,具有很高的稳定性,证实了理论分析的正确性和有效性.     

高增益低噪声信号放大电路的研究

介绍了高增益低噪声信号放大电路的设计与研究,并给出了可变增益放大器LMH6505和运算放大器AD8041的工作原理.根据增益可变的要求,以AD8041和LMH6505为核心,通过Pspice软件对设计电路进行仿真,分析和验证了设计电路的可行性,并以此为基础对实际电路进行了测试与研究,完成了120dB大动态范围、工作频率...     

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.     

基于ATF54143的2.45GHz平衡式低噪声放大器设计

为了实现放大器在2.4～2.5 GHz范围内低噪声、高增益、输入输出阻抗匹配等性能指标,通过ADS2011仿真软件优化设计硬件电路,提出并加工制作了基于ATF54143的新型平衡式低噪声放大器.实测结果表明,该平衡式低噪声放大器的噪声系数低于3 dB,增益高达10 dB,输入端驻波比小于1.5,且输出端驻波比小于3.测试过程中发现在保证噪声系数较小的情况下,通过选取合适的偏置点可以明显地提高放大器的线性度.提出的平衡式低噪声放大器可以较好地应用于无线局域网领域,具有较强的实用价值.     

毫米波单片低噪声放大器的研制

采用OMMIC0.18μm GaAs pHEMT工艺,研制了两级和三级2种毫米波单片低噪声放大器.以最小噪声度量为设计依据,通过适当提高偏置电流的方法改善毫米波频段的增益,使得放大器在保持噪声系数较小的同时获得较高的增益.两级低噪声放大器采用串联负反馈结合并联负反馈的结构,可以获得比较平坦的增益;三级低噪声放大器采用三级相似的串联负反馈结构级联,可以紧凑结构、在相同的芯片尺寸下获得较高的增益,2种低噪声放大器芯片的尺寸均为1.5mm×1.0mm.测试结果表明,在28~40GHz频段内,两级低噪声放大器增益最大为15.4dB、噪声系数最小为3.2dB;三级低噪声放大器增益最大为24.8dB、噪声系数最小为2.73dB,达到预期目标.     

基于GaAs pHEMT 2.5~4.3 GHz驱动功率放大器芯片设计

为了实现低噪声、高线性度、中功率的指标特性,设计了一款基于GaAs pHEMT工艺的2.5~4.3 GHz驱动功率放大器（power amplifier,PA）,该PA设计采用共源共栅级驱动共源极放大器的双级放大结构,其中共源共栅级驱动放大器可实现良好的隔离度,采用负反馈技术实现输入阻抗匹配和级间阻抗匹配,选取共源极放大器实现高线性度指标。经过流片加工后,实测结果显示,该PA在2.5~4.3 GHz频段可实现25.5±1 dB小信号增益,可以满足5G无线通信系统中Sub-6G频段的典型驱动功率放大器的指标要求,具有广泛的市场应用前景。     

负反馈放大器稳定性的理论探讨与EWB仿真

推导了反馈系数改变条件下的负反馈放大器增益相对稳定性的一般公式.以电流串联负反馈放大电路为例,采用了微分形式、差分形式和所推出的一般性公式对其相对稳定性进行理论计算与仿真.结果表明:基本放大器增益变化量不大时,可以互用;变化量较大时,应采用差分形式;反馈系数改变时,微分与差分形式都不适用.而无论哪种情况,所推导的一般公式都满足相对稳定性要求,普遍成立.     

负反馈放大电路方框图分析的仿真与讨论

采用方框图分析法,以引入电压并联负反馈的直接耦合差分——共射放大电路为例,讨论了反馈网络的变化对基本放大器和反馈放大器的影响.仿真分析表明:反馈电阻减小,反馈系数和环路放大倍数提高,对放大电路工作性能的影响增大,验证了负反馈放大电路中的一些基本结论,说明了仿真分析在负反馈放大电路方框图法中的应用.     

VHF波段80W宽带线性功率放大器

针对高分辨率成像冰川厚度探测雷达设计了一款VHF波段宽带高功率线性放大器.以硅VDMOS器件作为功放管,采用推挽结构和传输线变压器阻抗变换网络相结合的方法,实现了50 MHz～200 MHz频带范围内80 W线性功率输出.该放大器由四级级联组成,每一级均采用ADS作负载牵引仿真确定最佳负载阻抗并用负反馈技术确保增益平坦.测试结果表明,1 dB压缩点输出功率为80 W,增益54 dB,附加效率40%,谐波小于-30 dBc.     

负反馈放大器的噪声分析

提出了采用方框图法分析负反馈放大电路的噪声,得出了负反馈不影响基本放大电路噪声性能的结论,简化了分析的步骤和复杂的计算。举例给出了方框图法分析的具体步骤。讨论了负载电阻噪声对负反馈放大电路噪声性能的影响。     

基于方框图分析法的负反馈放大电路增益相对变化量的分析与仿真

推导反馈系数改变条件下的负反馈放大器增益相对变化量的一般公式.对电压并联负反馈放大电路采用方框图分析法,以微分形式、差分形式,以及一般公式对其相对变化量进行讨论.结果表明：基本放大器增益变化ΔA不大时,微分形式与差分形式计算结果基本一致;反馈系数改变时,仅有所推的一般公式成立;若同时ΔA也较大,3个公式的结果可以相差很大,说明相对变化量的一般公式具有普遍意义.     

PWM功率放大器在磁浮主轴中的应用

主要分析了ＰＷＭ功率放大器在主动型磁浮轴承（ＡｃｔｉｖｅＭａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇｓ）中的应用。为了提高磁浮轴承刚度及主轴转速，要求其电流功率放大器效率高，能提供大电流，而且通频带宽。磁浮系统的负载为电感线圈，普通的线性功率放大器效率低不能满足上述要求，为此作者设计了带电流负反馈的ＰＷＭ型功率放大器。实验表明，这种功率放大器，效率高、通频带宽、线性范围大、信号失真小，从而提高了控制系统的稳定性。     

宽带平衡式低噪声放大器的研究与设计

为解决低噪声放大器设计时带宽和驻波的问题,提出一种结合平衡放大结构和负反馈技术设计宽带低噪声放大器的方法。采用ATF38143晶体管,利用ADS软件对其进行匹配优化,以自偏压的形式提供负压简化电路,通过并联谐振电路调节增益平坦度,设计出一个工作在1.5~2.5 GHz内、端口驻波小于1.4,噪声系数优于0.55、最大增益大于14 dB、带内增益平坦度优于2 dB的宽带低噪声放大器,很好地解决了低噪声放大器的带宽和驻波问题。     

基于多模空腔模型的微带阵列天线馈电研究

针对微带天线的馈电方式对阻抗匹配影响较大的特点,本文在微带线侧馈模型的基础上,介绍了基于多模空腔模型的内插式馈电方法.将该方法应用于微带阵列天线模型,有效提高了天线增益,改善了方向性.HFSS仿真结果证明,改进方法使天线的方向性与增益都有所提高,阻抗匹配效果较好.