太赫兹科学与电子信息学报, 2017, 15 (3): 446, 网络出版: 2017-11-27   

一款25~45 GHz宽带 MMIC低噪声放大器

A 25-45 GHz wideband MMIC Low Noise Amplifier
作者单位
中国电子科技集团公司第 13研究所, 河北石家庄 050051
摘要
基于砷化镓( GaAs)赝晶型高电子迁移率晶体管( PHEMT)工艺, 研制了一款 25~45 GHz宽带单片微波集成电路( MMIC)低噪声放大器。该放大器采用三级级联的双电源结构, 前两级在确保良好的输入回波损耗的同时优化了放大器的噪声; 末级采用最大增益的匹配方式, 保证了良好的增益平坦度、输出端口回波损耗以及输出功率。此外还对源电感和宽带匹配都进行了优化, 实现了低噪声下的宽带输出。在片测试表明, 在栅、漏偏置电压分别为-0.38 V和 3V, 电流为 60 mA的工作条件下, 该放大器在 25~45 GHz频带内噪声系数小于 2 dB, 增益为( 22±1.5) dB, 输入、输出电压驻波比典型值为 2:1, 1 dB增益压缩输出功率 (P-1 dB)典型值为 10 dBm。该低噪声放大器可以用于宽带毫米波收发系统。
Abstract
Based on GaAs Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor(PHEMT) technology, a wideband Low Noise Amplifier(LNA) working at the frequency range of 25-45 GHz is designed and fabricated. Three-stage cascade circuits with two bias voltages are utilized in the LNA. At first two stages, good input return loss is achieved with optimized noise figure, and maximum gain matching method is adopted in the last stage to improve gain flatness, output return loss and output power. In addition, source inductance and wideband matching are taken into account to achieve wideband output with low noise figure. On-wafer tests are conducted at drain bias of 3 V and gate bias of-0.38 V with operation current of 60 mA. The results show that in a wide frequency range of 25-45 GHz, the noise figure is lower than 2 dB, and the gain is (22±1.5) dB. Input and output Voltage Standing Wave Ratios(VSWR) are 2:1 typically, and the 1 dB output power compression point(P-1 dB) is 10 dBm typically. This LNA can be applied to wideband millimeter wave transceiver system.

王雨桐, 吴洪江, 刘永强. 一款25~45 GHz宽带 MMIC低噪声放大器[J]. 太赫兹科学与电子信息学报, 2017, 15(3): 446. WANG Yutong, WU Hongjiang, LIU Yongqiang. A 25-45 GHz wideband MMIC Low Noise Amplifier[J]. Journal of terahertz science and electronic information technology, 2017, 15(3): 446.

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