星载L波段宽带低噪声放大器芯片设计

基于0.25μm 砷化镓赝品高电子迁移率晶体管（GaAs pHEMT）工艺，设计了一款应用于星载微波接收机的L波段单片微波集成电路（MMIC）低噪声放大器（LNA）。该低噪声放大器采用电流复用拓扑结构，降低了芯片的工作电流，节省了宝贵的卫星能量资源；通过两级负反馈方式优化了器件的稳定性和增益平坦度，提高了卫星通信质量；恒流源的偏置结构使得工作电流随工艺波动较小，芯片维持在稳定的工作状态下。测试结果表明：该放大器工作电流为35mA，在频率范围0.9~1.8GHz内，增益大于33dB，噪声系数小于0.6dB，增益平坦度小于0.5dB；芯片尺寸为2.0mm×1.3mm，满足航天产品的高性能小型化应用需求。     

漏极注入HPM对高电子迁移率晶体管的损伤机理

针对典型GaAs高电子迁移率晶体管（HEMT）低噪声放大器,利用半导体仿真软件Sentaurus-TCAD建立了HEMT低噪声放大器二维电热模型,考虑高电场下的载流子迁移率退化和载流子雪崩产生效应,分析了由漏极注入高功率微波(HPM)情况下器件内部的瞬态响应,通过分析器件内部电场强度、电流密度、温度分布随信号作用时间的变化,研究了其损伤效应与机理。研究结果表明,当漏极注入幅值17.5V、频率为14.9GHz的微波信号后,峰值温度随信号作用时间的变化呈现周期性“增加—减小—增加”的规律。在正半周期降温,在负半周期升温,总体呈上升趋势,正半周电场峰值主要出现在漏极,负半周电场峰值主要出现在栅极靠漏侧,端电流在第二周期之后出现明显的双峰现象。由于热积累效应,栅极下方靠漏侧是最先发生熔融烧毁的部位,严重影响了器件的可靠性,而漏极串联电阻可以有效提高器件抗微波损伤能力。最后,对微波信号损伤的HEMT进行表面形貌失效分析,表明仿真与试验结果基本相符。     

RF低噪音放大器的仿真设计方法

探讨了使用惠普公司的微波电路仿真软件EESOF/Libra设计射频集成电路(RFIC)接收端的低噪音放大器(LNA)的方法.设计采用惠普砷化稼场效应管(HP ATF-21186).由于ATF-21186的稳定性欠佳,且放大器的整体增益在33?dB以上,噪声系数小于2,输入、输出驻波系数小于2,因此对如何提高电路的稳定性、降低噪声系数及具有较好的输入输出匹配特性进行了研究.设计过程首先从等效集总元件电路模型设计入手,然后使用平面结构实现各集总元件以便易于集成.经过EESOF的整体仿真,表明该方法正确有效.     

漏极注入HPM对高电子迁移率晶体管的损伤机理

针对典型GaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)低噪声放大器,利用半导体仿真软件Sentaurus-TCAD建立了HEMT低噪声放大器二维电热模型,考虑高电场下的载流子迁移率退化和载流子雪崩产生效应,分析了由漏极注入高功率微波(HPM)情况下器件内部的瞬态响应,通过分析器件内部电场强度、电流密度、温度分布随信号作用时间的变化,研究了其损伤效应与机理。研究结果表明,当漏极注入幅值17.5V、频率为14.9GHz的微波信号后,峰值温度随信号作用时间的变化呈现周期性"增加—减小—增加"的规律。在正半周期降温,在负半周期升温,总体呈上升趋势,正半周电场峰值主要出现在漏极,负半周电场峰值主要出现在栅极靠漏侧,端电流在第二周期之后出现明显的双峰现象。由于热积累效应,栅极下方靠漏侧是最先发生熔融烧毁的部位,严重影响了器件的可靠性,而漏极串联电阻可以有效提高器件抗微波损伤能力。最后,对微波信号损伤的HEMT进行表面形貌失效分析,表明仿真与试验结果基本相符。     

1．6GHz～2．8GHz宽带高增益低噪声放大器

介绍了1.6 GHz～2.8 GHz宽带高增益低噪声放大器的研制工作.采用微波宽带匹配和CAD技术,利用网络分析的方法,研制出了符合整机要求的微波放大器.其主要性能指标为工作频率1.6 GHz～2.8 GHz,增益≥50 dB,增益平坦度≤±1 dB,噪声系数≤2 dB.     

有源集成背馈式接收天线设计

为了提高接收天线系统的增益以及灵敏度,对于天线与射频前端组成的接收系统采用了一种有源集成接收天线的设计方案,从而省略了传统设计中的有源电路与微带天线之间的匹配网络.依照此方案,设计并实现了一个背馈结构的矩形微带天线与前级低噪声放大器电路的有源集成.矩形微带天线的馈电点与低噪声放大器的输入端通过金属探针相连,当天线在2.48?GHz谐振时,通过选择合适的馈电点位置,天线产生放大器设计所需的输入阻抗.有源集成背馈式接收天线工作于S波段,最终的测试结果显示了其优良的特性.     

应用于D类放大器的新型混沌频率调制电路

针对D类音频放大器的电磁干扰问题,提出了应用于D类音频放大器的易于集成的混沌频率调制电路.电路中设计了新型的混沌序列生成器,并利用频闪映射方法建立了电路的混沌模型.新型电路在保留D类音频放大器结构的基础上,采用了全新的混沌频率三角波生成器,即以频率混沌变化的三角波替代了传统D类音频放大器中作为脉冲宽度调制载波的固定频率三角波.该电路已采用0.35μm CMOS工艺设计、验证和实现.仿真实验结果表明,使用混沌频率调制的D类音频放大器输出信号实现了15dB的电磁干扰峰值能量降幅.     

W波段多注交错双栅行波放大器的高频特性

提出了一种采用平面线性排列的3个圆形电子注代替平面带状电子注的W波段交错双栅行波放大器微型化慢波高频结构,并重点对其行波传输特性和输入输出耦合特性进行了仿真设计和参数优化.结果表明,这种平面微型化高频结构的行波传输色散特性良好且有很大的工作带宽,所产生的强轴向电场分布非常有利于电子注与高频场的能量交换和相互作用.在保证平面微型结构中圆形注通道直径和带状注通道高度相同的情况下,得到的耦合阻抗是带状注交错双栅慢波高频系统2~3倍,为行波放大器高效率的注波互作用和高功率输出提供了新的研究思路.为了与该交错双栅高频系统相匹配,提出了一种更为简单易行的输入与输出耦合结构,仅采用三周期渐变过渡段就可以实现反射系数S₁₁在较宽频带内低于-20dB的良好结果,更有利于行波放大器未来的工程实现与应用.      

用于光互连的2．5Gbps CMOS前置放大器设计

采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺设计了用于光互连通信系统的2.5 Gbps前置放大器.该前置放大器采用了具有电压一电流反馈特性的全差分结构.用Cadence Virtuoso软件的仿真结果表明:在光探测器结电容为0.4 pF,1.8 V单电压源供电情况下,电路跨阻增益为80.88 dBΩ,-3 dB带宽可达2.11 GHz,直流功耗26.46 mW.当输入电流信号峰峰值为9.7μA时,输出差分信号摆幅为124 mV.可望工作于以后的光互连通信系统中.     

C 波段全场效应晶体管化宽带微波接收机

介绍一个全场效应晶体管化 C 波段卫星转发器用微波接收机的方案,并给出微波通道部分的实验结果,其中采用元器件均以国内1986年生产,现空间仍在用的高可靠性器件为设计依据和实验样管。实验结果与法国汤姆逊公司1986年为我国研制生产的 C 波段接收机(以下简称法国接收机)相比,电气指标均能达到该公司产品水平,同时具有结构简单、体积小、低功耗等优点。该方案同样适于 Ku波段应用。     

(0.1～1.8)GHz SiGe HBT超宽带低噪声放大电路设计

本文选用SiGe材料低噪声放大芯片，设计了一款(0.1~1.8)GHz小型低功耗超宽带低噪声放大器（LNA）。该LNA采用两级放大结构，负反馈方式实现宽带匹配，级间和输出端匹配采用小阻值电阻提高电路稳定性，电路尺寸为35mm×15mm。测试结果表明：工作频率为(0.1~1.8)GHz，在室温条件下，增益为30dB，噪声系数<0.82dB，增益平坦度<0.5dB，输入输出回波损耗<-10dB，直流功耗为41.8mW；在-40℃低温条件下，增益为32dB，增益平坦度、输入输出回波损耗、直流功耗与室温下一致，噪声系数<0.69dB。设计过程与测试结果验证了本文中使用室温SiGe放大管的S参数计算-40℃温度下该芯片S参数方法的可行性。     

测控装备机内测试设备计量校准技术研究

研究测控装备机内测试设备计量校准方法，获取机内测试设备技术状态的准确信息，是确保测控装备量值准确可靠的基础。以系统理论为指导，研究测控装备机内测试设备的工作运行机理和计量校准方法，选取某型测控装备，分析其技术要求、确定校准点、校准接口和校准设备，明确计量校准项目和参数，对提出的测控装备机内测试设备计量校准方法进行实验验证，为今后开展机内测试设备计量校准提供了方法和依据。     

微波集成功率倍频链

<正> 一、概述随着微波半导体器件的迅速发展,微波振荡固态源也有新的发展。目前有微波晶体管振荡器、体效应振荡器、限累二极管振荡器、雪崩二极管(碰撞雪崩渡越时间二极管和俘获等离体雪崩触发渡越二极管)振荡器、隧道二极管振荡和变容管(或阶跃变容管)倍频器等多种形式。从性能指标、功能、技术、集成化和经济效益等方面进行全面的综合比较,最后选择如     

空间色噪声下信号频域检测方法性能分析

水下小孔径阵列的应用环境是色噪声环境,针对超增益波束形成方法在色噪声环境下噪声协方差矩阵估计偏差使阵列空间增益不能达到最大的问题,提出了一种频域超增益波束形成方法(FSD, Super-Directive beamforming in Frequency domain),该方法将宽带接收数据分成多个子带,在每个子带内分别估计噪声协方差矩阵,降低了噪声协方差矩阵的估计偏差,并使用估计得到的噪声协方差矩阵对接收数据解相关.最后使用空间谱检测器检测微弱目标信号.实测噪声数据的仿真结果表明,空间有色噪声环境中FSD方法的检测性能优于传统的时域超增益波束形成方法(TSD, Super-Directive beamforming in Time domain)2 dB,优于频域最小方差无畸变响应(FMVDR, Minimum Variance Distortionless Response in Frequency domain)波束形成方法2 dB.     

无源互调对直扩系统伪码捕获性能的影响

无源互调干扰信号会对无线通信系统造成不同程度的影响,轻则干扰无线通信系统,严重时阻塞无线通信系统信号传输通道。为了定量分析无源互调干扰信号对直扩系统伪码捕获性能的影响,建立了无源互调干扰下直扩系统模型,考虑卫星接收机中噪声的影响,采用修正柯西分布概率密度模型,分别对平方律检波器捕获方法和平方检波累积器捕获方法在无源互调干扰下的捕获性能进行了理论推导和仿真验证。仿真结果表明,高信干噪比下无源互调干扰对通信系统的影响比噪声小,90%捕获检测概率下相差2.92dB;采用平方检波累积方法可获得一定的累积增益,90%捕获检测概率下的累积增益为2.36dB。     

压扩与预失真结合的峰均功率比抑制方法

针对压扩法中峰均功率比抑制与系统误码率之间的矛盾,提出了一种压扩与预失真结合的方法.用Bussgang定理推导出正交频分复用信号经过非线性功率放大器后,在加性高斯白噪声信道下子载波信噪比的计算公式.用理想预失真代替非线性功放,再对线性压扩法进行改进.用理想预失真和改进后线性压扩的3个参数修改子载波信噪比计算公式,进而得到系统误码率.仿真结果表明:通过调整3个参数,在获得相同峰均比抑制效果及误码率的情况下,所提出方法的信噪比门限改善了0.8 dB.     

基于衬底偏置的超低耗电流复用混频器

基于SMIC 0. 18μm 1P6M CMOS工艺,设计实现了一种工作在0.6V超低电源电压下的混频器.该混频器跨导级采用自偏置的互补跨导结构,并与开关级构成折叠结构,大大降低了电源电压;电路中所有的MOS管衬底均加有固定偏置电压,减小了MOS管的阈值电压,实现了超低电压超低功耗的设计;并采用电流复用技术,改善了电路的噪声性能,并提高了其转换增益和线性度.该混频器核心电路尺寸为460μm×400μm,当射频信号、本振信号和中频信号分别为1575MHz,1400MHz和175MHz时,仿真表明,该混频器转换增益(G_c)为6.1dB,双边带噪声系数为14dB,输入1dB压缩点为-16.67dBm,在0.6V的电源电压条件下,功耗仅为0.76mW,可用于航空航天领域的电子系统中.