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.     

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。     

二极管反向漏电流特性测试仪的设计

设计了一款在0~100℃和反向电压VR为0~1 000 V条件下,能够测试二极管反向漏电流特性的测试仪.它采用桥式输入I、CL7650组成的高精度放大电路、ADC0804和AT89S51完成了高压到低压的转换、信号的放大、采样、量化及显示,通过编程软件对测试结果进行修正,提高系统的测量精确度.对二极管IN4007的测试结果表明:所得反向漏电流分辨率达0.1 nA,准确度达1.79%.     

CMOS RGC低噪声跨阻放大器

光纤通信系统接收端前置放大器的性能很大程度上决定着整个光纤通信系统的性能.基于CMOS工艺,给出了一个RGC结构的,应用于2.5Gbit/s光纤通信系统的低噪声跨阻放大器的实现方式.RGC结构具有极低输入电阻特性,同时,为了减小输入等效噪声电流和提高-3dB带宽,采用了跨导增大技术和感性峰值技术.采用SMIC的0.18μm CMOS工艺的仿真结果表明该电路具有61.23dB的跨阻增益,2.09GHz的带宽,输入等效噪声电流为9.4pA/(Hz)~(1/2),电路功耗仅为16.2mW.     

基于ATF-33143设计的低噪声放大器

采用单电源供电模式,设计了一个基于E-PHEMT晶体管ATF-33143的两级低噪声放大器。在本文中采用Agilent公司的ADS对电路进行了匹配并进行了优化,最后通过S参数仿真得到了低噪声放大器的各项参数,在1.805~1.880 GHz频率范围内噪声系数小于0.45 dB,带内增益大于30 dB,输入驻波比小于2.0 dB,输出驻波比小于1.5 dB。仿真结果表明,该设计满足性能指标要求。     

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。     

S波段单电源低噪声放大器的设计与制作

介绍用ATF-34143设计和制作S波段单电源低噪声放大器的方法.针对耗尽型场效应管在单电源设计中电路稳定性出现的问题,提出了在栅极加并联阻抗的方法来提高稳定性,实现了电路全频段稳定.直接采用封装模型进行联合仿真,测试结果和电路仿真结果基本一致.制作的低噪声放大器在2.15～2.35 GHz的频率范围内,功率增益大于2...     

一种耦合馈电的双频圆极化缝隙天线的设计

设计了一种结构简单的双频圆极化微带缝隙天线.该天线采用微带线耦合馈电,通过4条长短不等的正交缝隙臂和正方形环状缝隙实现了双频圆极化.仿真与测试结果表明:该天线在1.220~1.539 GHz和2.740~3.047 GHz两个频段实现了良好的阻抗匹配,在1.415~1.505 GHz和2.825~2.890 GHz分别实现了圆极化性能,且最大增益均大于3 dBi.该天线具有较宽的工作带宽及良好的辐射特性,其中低频段为右旋圆极化(RHCP),高频段为左旋圆极化(LHCP).天线性能良好且结构简单,实际测量结果与仿真结果吻合一致.     

微波超宽带低噪声放大器的设计

设计和制作一种小型超宽带低噪声晶体管放大器 ,采用全微带匹配网络和负反馈技术 ,利用新型晶体管器件 HEMT,经自编的程序 MMatch和商业软件 Touchstone双重辅助设计 ,实现在 0 .9-3.6 GHz两个倍频程的超宽带范围内增益 >2 9.4 d B,增益平坦度 <5 % ,噪声系数 <1 .8d B,输入、输出驻波比 <2 .2 ,1 d B,压缩点输出功率 >1 7.9d Bm.该放大器制作在 5 2× 2 5 mm2的聚四氟乙烯基板上 ,经测试满足设计要求 .     

基于微带线的W波段宽带pin管开关

采用微带混合集成工艺设计了一款W波段宽带pin管开关.通过建立pin管的Ansoft HFSS模型,实现了开关整体的精确仿真.分析了开关结构中主传输线特性对隔离度的影响,在此基础上采用高阻抗主传输线有效地提高了开关的隔离度,进而展宽了开关的隔离度带宽.为了获得开关的宽带导通特性,采用行波技术补偿pin管反向偏置时寄生参量的影响.为了验证该设计方法的正确性,对所设计的开关进行了加工、测试.测试结果表明:开关在87~103.5 GHz频率范围内,隔离度大于30 dB;在80~90 GHz频率范围内,开关导通时的插损小于1.2 dB;在90~95GHz频率范围内,开关导通时插损小于1.5 dB.仿真结果与测试结果吻合良好.     

K波段低噪声集成片上CMOS接收前端设计

基于TSMC 90nm CMOS工艺,设计实现K波段片上集成CMOS接收前端。接收前端由两级差分共源共栅结构低噪声放大器、双平衡吉尔伯特单元结构下变频混频器组成。射频输入、本振输入以及模块间采用片上巴伦进行匹配。测试结果表明,在射频输入频率23.2GHz时,转换增益为27.6dB,噪声系数为3.8dB,端口隔离性能良好,在电源电压为1.2V下,功耗为35mW,芯片面积为1.45×0.60mm2。      

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.     

一种高速14/16双模相位开关预分频器

分析了无线通信领域频率综合器的关键模块高速预分频器(prescaler)的设计方法,并根据电路要求设计了一个适用于WLAN 802.11a/b/g标准的14/16双模相位开关预分频器.该电路采用SMIC 0.18μm CMOS工艺实现,总芯片面积470μm×420μm.测试结果表明在1.8 V电源电压下它的正常分频范围高达1.46~6 GHz.当输入频率为6 GHz时,电路在14和16两种分频模式下相位噪声分别为-117.70 dBc/Hz@10 kHz和-118.36 dBc/Hz@10 kHz.     

一种具有ISM频段阻带特性的超宽带天线

为了降低 5.725-5.850 GHz 的窄带 ISM (Industrial Scientific Medical)频带信号对超宽带(UltraWideband)信号传输的影响,设计了一种新型的小型平面印刷超宽带天线,该天线由50 Ω同轴线馈电,在3.1-10.6 GHz的频带内具有良好的谐振效果和方向性.对该天线进行陷波处理,设计了一个近似U型的陷波槽,对陷波槽陷波原理进行了分析,并且对陷波槽的尺寸进行了优化,实现了在5.8 GHz 的ISM频段的阻带特性.仿真和测试结果均表明,带宽覆盖了3.1-10.6 GHz,测试表明实际的带阻频段为5.6-6.2 GHz,覆盖了频率为5.725-5.850 GHz的ISM频段.此天线可适用于5.8 GHz信号干扰的超宽带应用环境.     

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.     

具有曲折对称臂结构的三频单极子天线设计*

设计了一款可以工作与WLAN/WiMAX领域的、具有对称臂的三频单极子天线。天线由两个对称的折叠臂和不规则的接地板组成;其中,两个对称的折叠臂分别产生了2.4 GHz,3.5 GHz和5.8 GHz频段。使用不规则接地板可改善天线的阻抗匹配,天线通过SMA接头采用50欧的微带线进行馈电。天线在2.4 GHz处的带宽为7.5%(2.3~2.48 GHz),在3.5 GHz处的带宽为5%(3.41~3.58 GHz),在5.5 GHz处的带宽为6.5%(5.54~5.9 GHz),且天线在各个频段处有良好的全向辐射特性。最后,在仿真的基础上加工制作出实物并进行了测试,测试结果和仿真结果大致吻合,可以用到实际的无线通信中。     

K波段CMOS反射负载型无源移相器

研究应用于K波段相控阵收发系统的差分反射负载型无源移相器的设计方法.基于TSMC 90 nm CMOS工艺实现了一个5 bit移相器,其反射负载由电感和变容二极管并联组成.测试结果表明,该移相器的移相误差在23~25 GHz频带内小于6°,在22~26 GHz频带内小于15°.又基于相同工艺提出了一个改进的6 bit移相器,采用品质因数相对较高的叉指电容阵列替代传统的变容二极管,通过开关控制实现电容值的改变.仿真结果表明,改进版移相器的移相误差在23~25 GHz频带内小于4°,在22~26 GHz频带内小于8°.      

SiGe HBT低温敏宽带低噪声放大器设计

采用两级锗硅异质结晶体管(SiGe HBT)低噪声放大芯片,通过ADS2015进行宽带电路匹配设计了一款频率覆盖超短波到L波段的宽带低噪声放大器(LNA).仿真显示该LNA工作频率在0.07～2 GHz,增益Gain>30 dB,噪声系数NF<0.78,增益平坦度Gain Flatness<0.2 dB,输入输出回波损耗Return Loss<-10 dB.实测结果显示常温下该LNA测试指标和仿真结果基本一致,233 K低温下该LNA的Gain实测值比常温下测试结果增大1 dB左右,其它指标基本一致,证实了采用SiGe HBT放大芯片设计的低噪声放大器噪声性能良好且具有低温敏特性.     

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.     

3.75 GHz 0.35 μm CMOS 1:4静态分频器集成电路设计

给出了一个利用0.35 μm CMOS工艺实现的14静态分频器设计方法.该分频器采用源极耦合场效应管逻辑电路,基本结构与T触发器相同.测试结果表明,当电源电压为3.3 V、输入信号峰峰值为O.5 V时,芯片可以工作在3.75 GHz,功耗为78 mW.