具有抑制窄带干扰带阻特性的3～10GHz超宽带LNA

为在超宽带(Ultra-wideband,UWB)通信中抑制工作频带内的窄带干扰,提高接收机性能,提出了一个用于超宽带接收机的具有带阻特性的低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)。该放大器利用源简并电感得到实数的输入阻抗,利用输入匹配网络扩展工作带宽,利用具有带阻特性的负载网络得到宽带内的带阻特性。通过建立源简并结构超宽带LNA的电路模型,分析了超宽带LNA的放大器晶体管尺寸与功耗、增益、噪声系数之间的关系,提出了放大器晶体管尺寸的设计方法,同时给出了输入匹配网络和负载网络的电路结构和设计方法。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺的仿真表明,通过该方法设计的LNA,其通带和阻带性都能符合设计指标要求。     

0.1-1.2GHz宽带巴伦低噪声放大器设计

提出了一种可用于0.1-1.2 GHz射频接收机前端的宽带巴伦低噪声放大器(Balun-LNA).采用噪声抵消技术,输入匹配网络的沟道热噪声和闪烁噪声在输出端被抵消,在宽带内可同时实现良好的输入匹配和低噪声性能.通过分别在输入匹配级内增加共源放大器,在噪声抵消级内增加共源共栅放大器实现单端转差分功能.电路采用电流复用技术降低系统功耗.设计基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,LNA的最大增益达到13.5dB,噪声系数为3.2-4.1 dB,输入回波损耗低于-15 dB.在700 MHz处输入1 dB压缩点为-8 dBm,在1.8 V供电电压下电路的直流功耗为24 mW,芯片面积为0.062 5 mm 2 .     

基于耦合和负反馈的宽带低噪声放大器架构

为了改善现有宽带低噪声放大器(LNA)拓扑结构电路的性能,文中提出了一个交叉耦合和负反馈技术相结合的宽带低噪声放大器架构.该LNA基于复合NMOS/PMOS交叉耦合的无电感宽带差分并联反馈共源低噪声放大器(SFCS-LNA),进一步在输出端和输入端增加交叉连接的PMOS管,引入新的负反馈结构,通过对所引入PMOS管的跨导进行调节,增加了LNA输入匹配的自由度,以解决原复合NMOS/PMOS交叉耦合SFCS-LNA的反馈电阻受限于输入匹配的问题,从而在保证输入匹配的同时提高反馈电阻的阻值,改善LNA中的噪声、输入匹配和增益之间相互制约的矛盾.结果表明,该LNA架构能有效降低LNA的噪声系数和提高LNA的电压增益.     

基于分集接收技术的可见光接收机前端电路

为了减弱噪声对可见光通信质量的影响,提高可见光通信系统的抗干扰性,基于台积电180 nmCMOS工艺,提出了一种抗噪能力较强的可见光接收机前端电路.电路主要包括跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除网络和输出缓冲级.输入端对信号进行两路接收,通过印制电路板绘制把外部两个光电二极管相连,对接收到的光电流信号进行等增益合并,合并信号作为输入信号提供给光接收机模拟放大电路,这种设计实现了分集接收技术,提高了光通信系统的信噪比.跨阻放大器采用调节型共源共栅结构,共源结构作为反馈环路,降低芯片的输入阻抗,共漏结构提高了跨阻放大器的带负载能力.限幅放大器采用改进CherryHooper型限幅放大器结构,引入反馈电阻降低级间等效电阻,扩展有效带宽,并通过增加负载电阻为支路提供偏置电流,有效提高了电路的输出范围.测试结果表明,在电源电压为1.8 V、光电探测器等效电容为5 pF时,光接收机的跨阻增益为88 dBΩ,-3 dB带宽为510 MHz,在误码率小于3.8×10-3的条件下实现了600 Mb/s的数据传输.芯片功耗为43.62 m W,整体面积为624μm×823μm,当误码率为10-9时,基于分集接收的光接收机的灵敏度为-11.5 dBm.对比实验表明,分集接收技术降低了可见光通信的误码率,提高了通信质量,因此基于分集接收技术的光接收机有望应用于室内可见光通信系统领域.     

移动通信基站前端LNA的设计与仿真

以FET管ATF36077实现基站接收机前端的低噪声放大器(LNA).首先根据设计指标确定FEIT管的直流工作点及偏置网络;其次通过输出端并联电阻元件以及对器件源端的电感值进行优化,以保证放大器工作的稳定性;最后以最小噪声系数和最大增益要求设计输入和输出匹配网络.结果表明:工作频率为1.92～1.98 GHz时,既可满...     

基于噪声消除的低噪声放大器架构

提出了一种基于噪声消除与衬底交叉耦合技术的宽带低噪声放大器(LNA)架构,在共栅(CG)与并联反馈组合的噪声消除结构基础上,采用了衬底偏置和衬底交叉耦合技术使输入级的等效跨导增大,提高了噪声消除路径中的消除率,降低了电路的噪声指数.基于噪声消除原理,通过在输入级金属氧化物晶体管(MOS)的衬底上采用无源增益增强的方式,增加了输入级跨导的自由度,改善了原结构输入匹配与噪声指数之间相互制约的问题.根据LNA架构中节点的基尔霍夫电流公式,分析了新架构的增益、输入匹配和噪声指数.与现有噪声消除结构相比,采用衬底交叉耦合技术使这个LNA架构的噪声指数降低了13.3%.     

2.5Gb/s低噪声差分交叉耦合跨阻放大器的设计与实现

本文基于UMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一款低噪声交叉耦合结构的跨阻放大器.该电路由优化的调节型共源共栅(RGC)结构和输出缓冲级构成,其中采用两级共源放大器作为RGC结构的辅助放大器,用于提升电路的等效跨导和带宽.此外,通过优化电路参数以及在输入端引入阶梯型无源匹配网络来进一步拓展带宽和降低电路噪声.测试结果表明,在探测器等效电容为300pF时,所设计跨阻放大器芯片的-3d B带宽为2.2GHz,跨阻增益为61.8d B?,平均等效输入噪声电流谱密度仅为9 pA/(Hz)~(1/2),成功实现了2.5Gb/s的传输速率.在1.8V电源电压下,芯片功耗为43m W,包括焊盘在内的芯片总面积为1×1mm~2.     

可控增益光电集成光接收机设计

基于IHP 0.25μm SiGe BiCMOS工艺,利用工艺库提供的分束器将入射光信号能量均分给差分电路两侧的Ge波导耦合型探测器,设计了一款应用于高速光通信和光互连领域的增益自动可控型光电集成光接收机.整体电路包括光电探测器、跨阻放大器、两级增益放大器、输出缓冲级、直流偏移消除模块和自动增益控制模块.为解除利用直流偏移消除电路检测峰值电压这种传统方案对消直流电容容值的限制,电路设计了同时具有峰值检测和增益控制功能的自动增益控制模块,并引入放电复位电容来控制采样时间.为了稳定差分电路的直流工作点,并避免引入过多功能模块对电路噪声的恶化,设计了结构灵巧的直流偏移消除电路.同时,为了提升电路带宽,还设计了带射随器反馈的共射跨阻放大器、带简并电容的Cherry-Hooper增益放大器以及可有效降低输入电容对级联电路带宽限制的f_T倍频器.仿真结果表明,在电源电压为3.3 V、输入光功率-10 d Bm的情况下,所设计的光接收机电路增益为80.2 dB?,-3 dB带宽为34.8 GHz,带宽范围内等效输入噪声电流小于35 pA/■.输入光功率在-15～-3 dBm范围内,电路可实现对增益的自动控制,输出摆幅约500 mV,波动小于10%.在40 Gb/s的传输速率下,电路眼图清晰方正,无明显的欠冲与过冲,交叉点清晰,张开度良好,有望用于高速单片集成光接收机中.     

基于宽禁带功率器件的F类放大器的研究与设计

F类射频功率放大器作为开关模式放大器的一种,其理想效率为100%。传统F类功率放大器的设计方法是利用输出端谐波抑制,在晶体管的漏极得到近似方波的电压信号和近似半正弦波的电流信号,以此提高放大器效率。文章通过研究电路的结构,在F类功率放大器的输入端加入谐波抑制电路,同时利用输入和输出谐波抑制匹配网络,能够更有效提高输出功率和功率附加效率;结合宽禁带功率器件,在S波段完成一款电路的设计,在3.45~3.55GHz频带内,输入激励为28dBm条件下,测试得到最大PAE能够达到78.3%,输出功率40.5dBm,实验结果和仿真结果基本吻合。     

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.     

一种全频段GNSS应用的低噪声放大器

设计一种满足全频段全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)接收机应用要求的低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)。为提高射频前端的集成度并降低成本,提出一种基于发射极电感负反馈结构宽带LNA的实现方法,并对电路结构、宽带输入阻抗匹配和噪声性能进行分析。电路采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计和实现。研究结果表明:在GNSS全频段范围(1 164~1 610 MHz)内,输入回损大于8.0 dB,输出回损大于8.9 dB,噪声系数低于1.30 dB,功率增益高于14.9 dB,输入三阶互调点为-5.8 dBm。芯片最低功耗为9.6 mW,面积约为600μm×650μm。     

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.     

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.     

2.5 Gbit/s PHEMT前置放大器噪声分析与验证

根据OMMIC公司通过测量得到的0.2μm GaAs PHEMT器件参数模型和噪声模型,设计了2.5 Gbit/s的共源跨阻前置放大器.并根据PHEMT晶体管Y参数下的噪声模型,结合Y参数和ABCD参数下的噪声密度矩阵,分析了电路在带有晶体管噪声源情况下整个电路的噪声电压,得出了共源跨阻前置放大器等效输入噪声电流密度的理论公式.实现了芯片制作,并且对芯片进行了噪声参数的测量,测量结果、仿真结果和理论分析结论在6GHz的频率范围内基本符合.     

高性能GaAs微波单片集成电路负阻压控带通有源滤波器

在前期对ＧａＡｓ微波单片集成电路负阻压控带通有源滤波器进行理论及实验研究的基础上,针对国内工艺技术的特点,提出了提高其性能的电路结构及其设计技术。该设计采用宽带放大器级联负阻压控带通有源滤波器,在输入端设计π型宽带匹配电路,并采用经实验验证和优化设计的平面压控变容管。模拟结果表明,该压控带通滤波器性能优越,有１０ｄＢ以上插入增益,通带宽度约３０ＭＨｚ,调频范围宽约４００ＭＨｚ,工作于１．４４￣１．     

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.     

微弱信号下的超宽带放大器设计与匹配技术研究

设计了应用于超宽带系统的低噪声放大器,通过优化噪声电阻,降低了匹配的难度,并最终设计了一个高通滤波器作为输入端的匹配网络,实现了在超宽频带内的匹配,并在噪声性能仅恶化0.4 dB下,获得了最大功率传输,实现了噪声和功率的同时匹配,降低了UWB系统对器件本身的依赖。     

输入端谐波抑制S波段高效率F类功率放大器的研究

传统的F类功率放大器设计方法是对其输出端进行谐波抑制,在输出端得到近似方波的电压信号和近似半正弦波的电流信号,以此提高放大器效率.新型高效率F类功率放大器在输入端加入谐波抑制电路,同时利用输入和输出谐波抑制匹配网络能够有效提高输出功率和功率附加效率;在S波段完成一款电路的设计并进行测试,在电路设计中采用新的负载牵引、源牵引仿真方法,实验结果和仿真结果非常吻合.在输入激励为28dBm条件下,测试结果表明,最大PAE能够达到75.4%,输出功率40.3dBm.     

基于电流复用与有源电感的UWB LNA

设计了一款超宽带低噪声放大器(UWB LNA).采用Cascode-共基极电流复用结构,直流通路时能有效降低功耗,交流通路时增加了电路的增益,并且保持了Cascode结构高反向隔离性的优点.采用有源电感替代输出级的螺旋电感,减小了芯片面积,并且通过改变有源电感等效电感值的大小,实现UWB LNA增益的调节功能.基于Jazz 0.35μm SiGe BiCMOS工艺,利用射频/微波集成电路仿真工具ADS对该UWB LNA进行了验证.结果表明:在3.1~10.6GHz频段内,增益大于14.1dB,噪声系数小于4.0dB,输入与输出反射系数均小于-10dB,频率为7GHz时输入三阶交调点为-11dBm,功耗为19.75mW.     

北斗接收机强电磁脉冲前门耦合仿真研究

针对北斗接收机易受高功率微波干扰问题,采用圆极化贴片天线为辐照对象,基于CST(computer simulation technology)微波工作室和ADS(advanced design system)2种软件的联合仿真方法,将天线辐照产生的感应电动势注入接收机射频前端电路,并设置节点监测电路参数。仿真实验分析了窄带和超宽带高功率微波对导航接收机辐照的前门耦合过程,结果表明,超宽带电磁脉冲可以引起北斗接收机二级低噪声放大器晶体管烧毁,窄带电磁脉冲会造成前端限幅二极管击穿,造成导航系统无法工作。研究确定了接收机电路的易损部件,为北斗导航接收机的电磁防护设计提供了依据,研究方法也可为其他电磁脉冲前门耦合效应仿真实验提供参考。