MMIC LNA
低噪声、高线性度的3
为了尽量减少甚至避免实际的调整，在建立原型之前需要通过仿真设计片外电路。预测潜在问题(如带外不稳定性)还有助于避免将错误的PCB版图提交给制造部门。
为了便于匹配电路的设计，需要通过测量处于典型偏置条件下的定制设计夹具上的物理器件获得MMIC散射参数(s2p)。这种特征化夹具使用与原型LNA相同的PCB材料(10mil RO4350)。在利用穿透反射线(RTL)技术从原始数据中除去夹具效应后，生成的s2p数据就反映了器件及其PCB封装外形(即器件下方的安装焊盘和基板)。然后把s2p文件导入安杰伦科技的ADS2006A软件用于电路仿真。
MMIC器件
图1显示了安华高公司MGA-635P8 MMIC的内部和外部电路。内部电路由制造在同一裸片上的一个共源共栅放大器(AMP)和一个有源偏置调节器(BIAS)组成。共源共栅拓扑结构主要是根据3.5GHz时大于15dB增益这个要求设计的，因为以前采用相同的GaAs增强型伪形态高电子迁移率晶体管(ePHEMT)工艺的共源(CS)设计只能达到约13dB的增益。虽然两级共源电路可以通过级联达到期望的增益，但共源共栅拓扑结构具有电流再使用的额外优势，即同一电流流经两级电路。
图2：仿真得到的输入匹配轨迹。
器件ZOUT在f0时已经接近50Ω，因此不需要进一步匹配。C2和L2则分别用作隔直器和扼流圈。它们还隐含有高通特性，可进一步增强LF稳定性。在第一次设计迭代过程中，L2用的是一个0402绕线电感，这将在最低频点(11GHz)形成0.94的Rollett稳定系数(k)。当L2在后来的原型中用多层0402电感代替时，这个最低系数k在10GHz可轻松的提高到1.2(见图3)。我们认为这个多层电感在10GHz点具有更低的Q(品质因数)是稳定性提高的根本原因。图3中的仿真结果支持这一推测，即通过选择更低Q值的L2可以提高稳定系数k。
2～4 GHz MMIC低噪声放大器
2～4 GHz MMIC低噪声放大器佚名【摘要】针对通信系统对S波段低噪声放大器的需求,基于0.25μm GaAs PHEMT 工艺,设计了一款2～4 GHz微波单片集成电路低噪声放大器(MMIC LNA).该放大器采用两级级联的拓扑结构,第一级放大器利用微带线作为源极负反馈元件,第二级采用局部并联负反馈拓宽带宽,并且通过共享双电源供电,减小面积并降低噪声系数.仿真结果表明,在工作频带内,噪声系数低于1 dB,增益高于30.6 dB,输入回波损耗低于-8 dB,输出回波损耗低于-10 dB,芯片面积为2 mm*1.5 mm,与其它文献相比,该放大器在S波段具有更加优异的性能.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2019(027)001【总页数】5页(P75-79)【关键词】低噪声放大器;单片集成电路;砷化镓;高增益【正文语种】中文【中图分类】TN432在无线接收机系统中，低噪声放大器对系统的灵敏度有直接的影响。
低噪声放大器的功用是在尽可能少地增加噪声的前提下，将天线接收到的微弱信号放大，同时降低后面各级模块产生的噪声对信号的影响[1]。
评估一个低噪声放大器的性能指标主要有增益、噪声系数和线性度等，其中增益和噪声系数尤为重要。
鉴于目前S波段的接收机被广泛应用于通信系统中[2]，譬如蓝牙和WIFI模块的部分通信频段均为2.4 GHz，还有即将到来的5G通信系统，确定的频段就包括有3.4～3.8 GHz[3-5]，对S波段的低噪声放大器的研制就具有重大意义。
2004年国内研发了一款S波段的低噪声放大器[6]，其由三级电路构成，在300 MHz的带宽内，噪声系数不大于1.4 dB，增益范围为24.5～26 dB。
在这之后，相关的研究人员继续深入研究，进一步丰富了S波段的低噪声放大器的产品类型。
其中，孔令甲等研究人员研制的2.7～3.5 GHz的限幅低噪声放大器，王建朝设计的2.4～2.5 GHz的低噪声放大器，唐健等研究人员研发的2.65～3.45 GHz的低成本低噪声放大器等[7-9]。
微波集成电路中的低噪声放大器设计
微波集成电路中的低噪声放大器设计在微波集成电路（MMIC）的设计中，低噪声放大器（Low Noise Amplifier，简称LNA）的设计是至关重要的一环。
LNA的性能直接影响着整个系统的噪声指标，尤其在无线通信、雷达系统等对信号质量要求极高的应用中，LNA的设计显得尤为重要。
本文将探讨微波集成电路中低噪声放大器的设计原理、关键技术和优化策略。
### 1. 设计原理低噪声放大器的设计目标是在尽可能保持信号增益的前提下，最小化噪声指标。
在微波频段，噪声主要分为热噪声和器件本身的噪声。
因此，LNA的设计需要考虑以下几个方面：- **合适的工作点：** 选择适当的偏置点可以有效地降低器件本身的噪声。
- **优化的频率响应：** 在设计过程中需要考虑LNA在整个工作频段内的增益和噪声指标的平衡。
- **有效的匹配网络：** 设计合适的输入和输出匹配网络可以提高LNA的性能，并降低噪声指标。
### 2. 关键技术在微波集成电路中，实现低噪声放大器的关键技术主要包括：- **器件选择：** 选择具有低噪声特性的器件是设计低噪声放大器的首要步骤。
例如，高电子迁移率晶体管（HEMT）在微波和毫米波领域具有广泛应用，因其低噪声和高增益的特性而备受青睐。
- **封装和布局：** 良好的封装和布局设计可以降低射频信号与环境的干扰，减小器件的热噪声，并提高系统的稳定性和可靠性。
- **功率匹配网络：** 采用合适的功率匹配网络可以有效地提高LNA的输入和输出匹配度，从而减小信号的反射损耗，提高整体性能。
### 3. 优化策略为了进一步提高微波集成电路中低噪声放大器的设计效果，可以采取以下优化策略：- **噪声系数优化：** 通过调整电路拓扑结构和器件参数，优化LNA的噪声系数，以实现更低的噪声指标。
- **电源抑制：** 有效地抑制电源噪声对LNA性能的影响，采用低噪声、高稳定性的电源设计是一种有效的策略。
- **热管理：** 在高频高增益的工作条件下，合理设计散热结构，降低器件温度，有助于减小热噪声并提高系统的可靠性。
新日本无线株式会社推出高性能GaAs MMIC LNA
这提升了Op to T ech 的蓝光L ED 业行, 而2008 年12 月协议是Op to T ech 向它的 这家日本伙伴投资10. 6 亿日元 (1170 万美元)。根据两家公司的联盟关系, O p to T ech 将生产更多的日亚标牌的 L ED 芯片, 而日亚将给这家台湾公司供应其本
公司的L ED 芯片以提升贸易量。
陈裕权 摘译 Com pound Sem iconducto r , 2009, 15 ( 2)
新 日本 无 线株 式 会社 推 出 高性 能
GaA s MM IC L NA
新日本无线株式会社推出适用于 1 SEG 信号用调谐器模块的宽频带低噪声 放大器 ( 下称LNA ) GaA s MM IC N J G1129MD 7。 近年来, 手机和汽车导航等能接收 1SEG 信号的产品在不断地增加。由于终 端接收信号灵敏度不足, 所以需要具有高增益�高线性�低噪声的高性能 LNA 。新 日本无线株式会社为满足这种市场需求开发了N J G1134HA 8, 而 1SEG 信号接收 用LNA GaA s M M IC N J G1129 M D 7 则是为了满足市场所求的更高灵敏度。 N J G 1129 M D 7 可支持 470 M H z～ 770 M H z 的带宽, 并通过采用W 2 CDMA 用LNA 的设计技术实现了 15 dB (典型值, @ f = 470 M H z ～ 770 M H z) 的增益, N J G1134HA 8 的则为 10 dB ( 典型值, @ f= 470 ～ 770 M H z) 。 N J G1129 M D 7 是利用 GaA s H EM T 工艺制造而成的, 并实现了高线性 ( P1 dB ( I N ) = - 610 dBm , IP 3= + 110 dBm , 典型值) 和低噪声 (N F = 114 dB , 典型 值)。 另外, 为防止离广播电台较近地区等强磁场输入时所导致的放大器失真, 设有不经过内置LN A 的旁通模式, 从而避免了失真的出现 ( P - 1 dB ( IN ) = + 1210 dBm ; IP 3= + 2010 dBm , 典型值) 。 具有高增益和旁通模式, 能够稳定接受信号的N J G1129M D 7 适于手机和汽 车导航等配有 1SEG 调谐器模块的设备。
lna芯片
lna芯片LNA芯片（低噪声放大器芯片）是一种常用于无线通信和射频应用的集成电路芯片，用于放大收信机输入信号的弱小成分并降低噪声引入。
它是无线通信系统中的一个重要组成部分，常见于蜂窝网络、卫星通信、无线局域网等应用中。
LNA芯片的主要功能是将从天线接收到的微弱信号进行放大，以增加信号的强度，使其能够被后续的处理电路较好地识别和处理。
同时，LNA芯片还需要具备较低的噪声指标，以减小系统的噪声引入，提高系统的信噪比。
因此，能够同时实现低噪声放大和高增益是LNA芯片的核心要求。
为了实现低噪声和高增益，LNA芯片通常采用多级放大的结构，其中每一级放大器都通过特定的设计方法，如电流源反馈、共源共栅等以提高整体的性能。
同时，采用高频预标定技术来优化电路参数，进一步提高LNA芯片的性能。
在LNA芯片的设计中，需要考虑以下几个关键因素：首先是工作频率范围。
不同的应用需要LNA芯片在不同的频率范围内工作，因此需要根据具体的应用需求来确定芯片的工作频率范围。
其次是增益要求。
不同的应用对信号的增益要求不同，因此需要根据应用需求设计合适的增益。
第三是噪声指标。
与增益要求类似，不同的应用对噪声的要求也不同，因此需要根据具体应用的需求来进行噪声指标的设计和优化。
此外，LNA芯片还需要考虑功耗和面积的限制。
由于通信设备对功耗和芯片面积有一定的要求，因此在LNA芯片的设计中需要考虑如何在满足性能需求的前提下尽可能地降低功耗和减小芯片面积。
总之，LNA芯片是无线通信和射频应用中的重要组成部分，具有放大信号和降低噪声的功能。
在设计LNA芯片时，需要考虑工作频率范围、增益要求、噪声指标、功耗和面积等因素，以满足不同应用的需求。
随着无线通信技术的不断发展，LNA芯片的设计和性能将继续得到改进和优化。
D波段低噪声放大器(Low Noise Figure, LNA)的国内外发展现状 李力 2012301510038..
武汉大学题目 D波段低噪声放大器（Low Noise Figure, LNA）的国内外发展现状专业:电子科学与技术学院:物理科学与技术年级:2012级学习形式:全日制.教育学号:2012301510038论文作者:李力论文指导老师:何进指导老师职称:副教授武汉大学继续教育学院全日制完成时间: 2016年 1月 11 日摘要LNA即低噪声放大器，是噪声系数很低的放大器。
一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器（比如手机、电脑或者iPAD里面的WiFi），以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。
因为所有后面的处理都是基于LNA放大后的信号进行的，所以有一个低噪声的模拟放大器是至关重要的。
D波段频率范围为110GHz-170GHz,波长范围2.73-1.76mm，属于毫米波（极高频）级波段。
而毫米波单片集成电路因为其相对于传统混合电路有着可靠性高，重量小，体积小等优点，允许其低成本的大批量生产，而有着显著的优势。
D波段低噪声放大器在雷达、智能弹药、发射器、接收器以及辐射系统等方面有其独特的发展。
在本文中，我们将介绍一些d波段低噪音放大器以及它们在世界上目前的进展。
关键词：LNA D波段低噪声放大器目录摘要 ............................................................................................................................. I II 第1章绪论 (1)1.1本论文的背景和意义 (1)1.2本论文的主要方法和研究进展 (1)1.3本论文的主要内容 (1)第2章低噪声放大器的简介 (2)2.1低噪声放大器 (1)第3章各类D波段低噪声放大器介绍 (3)3.1高性能D波段（118GH Z）低噪声放大器 (3)3.2120GH Z S I G E低噪声放大器和毫米波成像 (4)3.3155GH Z有史以来最高频率固态放大器 (5)3.4180GH Z的低噪声放大器 (7)结论 (8)参考文献 (10)第1章绪论1.1 本论文的背景和意义由于低噪声放大器在各类收发器中起着极其关键的作用，而D波段的低噪声放大器整体发展现状在国内各大学术站点中又少有谈及。
MMIC单片微波集成电路
单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。
微波集成电路 Microwave Integrated Circuit工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。
简称MIC。
分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。
前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。
这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。
单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。
这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。
在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。
目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。
根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。
GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。
GaAs工艺
HEMT工艺与PHEMT工艺
1980年由Thomson-CSF和Fujitsu两个公司的实 验室同时设计和制造出异质结晶体管，其设计 思想是利用不掺杂的GaAs和掺杂的AlxGa1-xAs 界面堆积出的二维电子气，其工作方式类似于 MOSFET或MESFET。利用加到栅极上的电 压，来控制在漏源之间传导电流的电子的数目。 这种新型的器件被命名为高电子迁移率晶体管 （High Electronic Mobility Transistor, HEMT） 或者调制掺杂FET（MODFET）。
MMIC简介
MMIC开始主要应用于军用系统，如相控阵雷达、火箭 与导弹的制导和电子对抗等系统。MMIC的采用，显著 减少了设备的体积和重量，降低价，提高了性能，取得 了很好的效果，例如在海湾战争中，美军灵巧武器中就 已泛地采用了MMIC与MIMIC。
90年代以来，MMIC在商用产品中开拓了广阔的市场。 这主要是商用无线通信市场，它包括：语音、数据，图 文与图像的各种通信，例如，蜂窝式个人通信，低轨道 卫星移动通信，无线局域网，环球定位卫星系统，卫星 直播电视和多点多址分布系统等。
MMIC简介
根据制作材料和内部电路结构的不同， MMIC可以分成两大类：一类是基于硅晶体 管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管 （GaAs FET）的MMIC
GaAs FET的MMIC具工作频率高、频率范围 宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格较 贵
硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而 且价格低廉，因而应用非常广泛.
HEMT工艺与PHEMT工艺
常规HEMT更进一步的发展是1985年Maselink制成的赝 配HEMT，它改变了沟道材料。PHEMT是用非掺杂的 InxGa1-xAs替代常规HEMT中非掺杂GaAs沟道层构成的， 即n+GaAs(帽层）/nAlxGa1-xAs(电子提供层）/iInxGa1xAs(沟道层）/iGaAs(缓冲层）。
MMIC
MMIC是单片微波集成电路的缩写，是在半绝缘半导体衬底上用一系列的半导体工艺方法制造出无源和有源元器件，并连接起来构成应用于微波（甚至毫米波）频段的功能电路。
单片微波集成电路，即MMIC是Monolithic Microwave Integrated Circuit 的缩写，它包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、上变频器、检波器、调制器、压控振荡器（VCO）、移相器、开关、MMIC收发前端，甚至整个发射/接收（T/R）组件（收发系统）。
由于MMIC 的衬底材料（如GaAs、InP）的电子迁移率较高、禁带宽度宽、工作温度范围大、微波传输性能好，所以MMIC具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。
国外概况自1974年，美国的Plessey公司用GaAs FET作为有源器件，GaAs半绝缘衬底作为载体，研制成功世界上第一块MMIC放大器以来，在军事应用（包括智能武器、雷达、通信和电子战等方面）的推动下，MMIC的发展十分迅速。
80年代，随着分子束外延、金属有机物化学汽相淀积技术（MOCVD）和深亚微米加工技术的发展和进步，MMIC发展迅速。
1980年由Thomson-CSF和Fujitsu两公司实验室研制出高电子迁移率晶体管（HEMT），在材料结构上得到了不断的突破和创新。
1985年Maselink用性能更好的InGaAs沟道制成的赝配HEMT（PHEMT），使HEMT向更调频率更低噪声方向发展。
继HEMT之后，1984年用GaAlAs/GaAs异质结取代硅双极晶体管中的P-N结，研制成功了频率特性和速度特性更优异的异质结双极晶体管（HBT）和HBT MMIC。
由于InP材料具有高饱和电子迁移率、高击穿电场、良好的热导率、InP基的晶格匹配HEMT，其性能比GaAs基更为优越，近年来随着InP单晶的制备取得进展，InP基的HEMT、PHEMT、MMIC性能也得到很大的提高。
2.4G放大器电路原理图(1-1)
2.4G 射频双向功放的设计与实现(1-1)在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。
前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。
现有的产品基本上通信距离都比较小，而且实现双向收发的比较少。
本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。
双向功率放大器的设计双向功率放大器设计指标：工作频率：2400MHz～2483MHz最大输出功率：+30dBm（1W）发射增益：≥27dB接收增益：≥14dB接收端噪声系数：< 3.5dB频率响应：<±1dB输入端最小输入功率门限：<?15dB m具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD的工作原理，收发是分开进行的，因此可以得出采用图1的功放整体框图。
功率检波器信号输入端接在RF信号输入通道上的定向耦合器上。
当无线收发器处在发射状态时，功率检波器检测到无线收发器发出的信号，产生开关切换信号控制RF开关打向发射PA通路，LNA电路被断开，双向功率放大器处在发射状态。
当无线收发器处在接收状态时，功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号，这时通过开关切换信号将RF 开关切换到LNA通路，PA通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。
下面介绍重点部位的设计：发射功率放大（PA）电路发射功率放大电路的作用是将无线收发器输入功率放大以达到期望输出功率。
此处选择单片微波集成电路（MMIC）作为功率放大器件，并采用两级级联的方式来同时达到最大输出功率与增益的要求。
前级功率放大芯片选择RFMD公司的RF5189，该芯片主要应用在IEEE802.11b WLAN、2.4GHz ISM频段商用及消费类电子、无线局域网系统、扩频与MMDS 系统等等。
并联谐振吸收网络在X波段MMIC LNA消除振荡中的应用
第３ Ｏ卷 第 ３期 ２０ ０ ７年 ６月
电 子 器 件
Ｃｈｎ ｓ ｏｒ ａ ｆＥｌ ｔｏ ｅ ｉｅ ｉｅｅ Ｊｕｎ ｌ ｅ ｒｎ Ｄ ｖｃｓ Ｏ ｃ
Ｖ０ ． ０ Ｎｏ ３ １３ ．
Ｊｎ ２ ０ ｕ ．０ ７
Ａｐｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｒ ｌｅ ｓ ｎ ｎｔＡｂ ｏ ｂ ｎ ｔ ｒ ｏ ｉ ｉ ｔｏ ｆ ｌｃ ｔｏ ｆＰａ ａ ｌｌＲｅ ｏ ａ ｓ ｒ ｉ ｇ Ｎｅ ｗｏ ｋ ｆ ｒＥｌｍ ｎａ ｉ ｎ ｏ
Ｏｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ Ｂａ ｄ Ｍ Ｍ Ｉ ＬＮＡ ｃ ｌ ｔ ｎ Ｘ－ ｎ ｌ ｏ Ｃ
ＨＡＯＭ ｉｇ ｌ ， ＵＸｕ —ｈ ｎ ｎ —ｉ ＬＩ ｎｃ ｕ ，Ｈ Ｕ ＡＮＧＱｉｇ ｈ ａ ＡＮＧ ｏ ｎ —ｕ ，Ｙ Ｈａ ．ＷＡＮＧ Ｙ —ｈ ｎ ｕｃ ｅ
（ ｎｔｔｔ ｆＭｉｒｅｅｔｏ ｉｓ ｈ ｈｎｓ ａ ｅ ｆＳ ｉｎｅ ，Ｂ Ｏｉｇ １０ ２ ， ｈｎ ） Ｉｓｉ ｅ ｃｏｌｃｒｎｃ ，Ｔ ｅ ｉｅｅ ｕ ｏ Ｃ Ａｃｄ ｍｙｏ ｃｅｃｓ ｅ ｎ ０ ０ ９ Ｃ ｉａ
栅极 和地之 间放置 Ｌ Ｃ并联再 串联 电阻的吸收网络的方法． 由于吸收 网络与 Ｐ Ｍ ＨＥ Ｔ管的输入 电容组成的 回路谐振在工作频
带 内的高频端 ， 因此 ， 降低 了带外低频端 的高增益 ， 从而消除 了多级级联 Ｌ Ａ 电路 中 由于低 频端增益 过高产 生的振 荡 ， Ｎ 而电
路 的噪声性能并没有 明显变化．
容 易在 电路低 频 端产生 自激 振 荡Ｌ． ２ ］ 针 对我们 设 计 的 Ｘ 波段 （０ １ １ ～ ２ＧＨｚ单 片低 ）
ｆｅ ＬＮＡ ）ｉ ｒ ｐ ｓｄ，ｔ ａ ｓ ａ ａｌｌＲＬＣ ｒ ｓ ｎ ｎ ｂ ｏ ｂ ｎ ｅｗｏ ｋ ｉ ｌｃ ｄ ｂ ｔ ｅ ａ ｅｅｅ — ｉｒ（ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｈ ｔｉ，ａ ｐ ｒ ｌ ｅ ｅ ｏ ａ ｔａ ｓ ｒ ｉｇ ｎ ｔ ｒ ｓｐ ａ ｅ ｅｗｅ ｎ ｇ ｔ ｌｃ
MMIC单片微波集成电路
单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。
微波集成电路 Microwave Integrated Circuit工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。
简称MIC。
分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。
前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。
这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。
单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。
这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。
在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。
目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。
根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。
GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。
单片微波集成电路
单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。
微波集成电路 Microwave Integrated Circuit工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。
简称MIC。
分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。
前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。
这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。
单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。
这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。
在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。
目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。
根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。
GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。
X波段芯片的发展
CAIXUN财讯－74－X波段芯片的发展□ 中国计量大学现代科技学院 金 铭 章 珺/ 文 x波段根据IEEE 521－2002标准，X波段是指频率在8－12 GHz的无线电波波段，在电磁波谱中属于微波。
而在某些场合中，X波段的频率范围则为7－11.2 GHz。
通俗而言，X波段中的X即英语中的“extended”，表示“扩展的”调幅广播。
简介X波段通常的下行频率为7.25－7.75 GHz，上行频率为7.9－8.4 GHz，也常被称为7/8 GHz波段（英语：8/7 GHz X－band）。
而NASA和欧洲空间局的深空站通用的X波段通信频率范围则为上行7145－7235 MHz，下行8400－8500 MHz。
根据国际电信联盟无线电规则第8条，X频段在空间应用方面有空间研究、广播卫星、固定通讯业务卫星、地球探测卫星、气象卫星等用途。
雨衰减对X 频段的信号传输有一定的影响。
X芯片的类型主要包括有TR组件功率放大器芯片、X波段相控阵雷达单片微波集成电路芯片、X波段单片集成电路功率放大芯片、X波段GaAs多功能MMIC 芯片。
下面主要讲一下MMIC芯片的发展历程。
近几十年来，有源相控阵技术由于具有多功能，抗干扰能力强等特点在现代雷达中的作用显得更加突出，但其研制成本高。
随着雷达作用距离的增加，跟踪目标批次的增多和制导精度的提高，使得雷达的工作频段和功率不断提高，阵面规模更加庞大复杂。
因此在整个有源相控阵雷达中，有源阵面占有整个雷达70%左右的成本，而有源阵面的核心部件是收发组件（即T/R组件）。
例如工作在X波段的预警测量雷达，其有源阵面由上万个T/R组件构成，因此如何降低T/R组件的成本也成为组件设计师必须考虑的问题。
T/R组件的成本通常由器件成本，结构成本，研制开发成本、制造成本和人员工资成本等组成。
但常规设计1个T/R组件时，系统设计师往往针对器件成本控制关注的较多，而对其他成本的控制相对较弱，例如针对结构工艺成本的控制等，实际上T/R组件的成本控制是一个综合成本的控制。
什么是HMIC和MMIC-基础电子
什么是HMIC和MMIC-基础电子MMIC是工作在直流或者近直流频段到微波频段的一种单片集成电路，它是一种微小的增益模块。
相反地，HMIC是将分立的器件和单片集成电路结合在一起的混合电路。
其中一种产品（NE-5205）在直流到0.66Hz的频段上根据模型得到的结果，可以提供20dB的增益。
另一个低成本的器件（微电路公司，MAR-x）从0～26Hz的频段上提供20dB的增益。
其他的制造商也有不少产品，一些增益可以达到30dB，频率高到lSGHz。
这些器件很独特，因为它们的输入输出阻抗一般和50Ω或75Ω的射频电路的系统阻抗相匹配。
单片集成电路使用光刻或者扩散的方法在硅片或者其他半导体材料上制作。
有源器仵（如晶体管和二极管）和无源器件都可以用这种方式生成。
无源器件，例如片装电容和电阻，可以用各种各样不同厚度的薄膜技术生成。
在MMIC装置中，器件间的互连是通过片内的平面传输线完成的。
混合电路更像普通的分立电路，而不是集成电路（IC）。
无源器件和平片传输线被放置在通过真空淀积或其他方法生成的玻璃、陶瓷或其他绝缘衬底上面。
晶体管和未封装的单片集成电路被放在绝缘层上，通过金或铝的连接线和衬底电路连接。
由于这些材料既可用于HMIC，也可以用于MMIC，一般这些器件被统称作是微波集成电路（MIC），除非有其他的分类法。
MIC装置有三个特点。
是简单。
在后面的电路中你将看到，MIC 电路通常只有输入、输出、地和电源四个接线。
其他的宽频IC装置通常有16个管脚，其中大多数是用于偏置或者电容旁路的。
第二个特点是适用的频率范围很宽（从直流到GHz）。
第三个特点是输入输出阻抗随频率变化很稳定。
大多数情况下，MIC都很稳定，因为电路中有很多串联和并联的负反馈。
典型的MIC输入输出阻抗很接近50Ω或75Ω，所以在设计MIC放大器时不用考虑阻抗匹配的问题，这样更容易扩宽频带。
如果和合适的系统阻抗（例如，50Ω）相连，典型的MIC在这个频段内的驻波比（SWR）都小于2：1。
低噪声放大器的应用与发展状况及趋势
低噪声放大器的应用与发展状况及趋势1 低噪声放大器的应用低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗系统等应用中一个非常重要的部分，常用于接收系统的前端，在放大信号的同时抑制噪声干扰，提高系统灵敏度。
如果在接收系统的前端连接高性能的低噪声放大器，在低噪声放大器增益足够大的情况下，就能抑制后级电路的噪声，则整个接收机系统的噪声系数蒋主要取决于放大器的噪声。
如果低噪声放大器的噪声系数降低，接收机系统的噪声系数也会变小，信噪比得到改善，灵敏度大大提高。
由此可见低噪声放大器的性能制约了整个接收系统的性能，对于整个接收系统技术水平的提高，也起了决定性的作用。
低噪声放大器是雷达、电子对抗及遥测遥控接受系统等的关键部件。
L、S 波段低噪声放大器一般用于遥测、遥控系统。
在电子对抗、雷达侦察中，由于要接收的信号的频率范围未知，其实频率范围也是要侦察的内容之一，所以要求接收系机的频率足够宽，那么放大器的频率也要求足够宽。
而且，雷达侦察接收的是雷达发射的折射波，是单程接收；而雷达接收的是目标回波，从而使侦察机远在雷达作用距离之外就能提早发现雷达目标。
灵敏度高的接收机侦察距离就远，如高灵敏度的超外差式接收机可以实现超远程侦察，用以监视敌远程导弹的发射，所以，要增高侦察距离，就要提高接收机灵敏度，就要求高性能的低噪声放大器。
在国际卫星通信应用中, 低噪声放大器的主要发展要求是改进性能和降低成本。
由于国际通信量年复一年地迅速增加, 所以必须通过改进低噪声放大器的性能来满足不断增加的通信要求。
因此, 要不懈地不断努力去展宽带低噪声放大器的带宽和降低其噪声温度。
从经济观点出发, 卫星通信整个系统的成本必须减少到能与海底电缆系统相竞争。
降低低噪声放大器的噪声温度是降低卫星通信系统成本的一种最有效的方法, 因为地面站天线的直径可以通过改善噪声温度性能而减小。
另一方面, 在国内卫星通信应用中, 重点放在低噪声放大器的不用维修特性以及低噪声和宽带性能, 因为在这些系统中越来越广泛地采用无人管理的工作方式, 特别在电视接收地面站中更是如此。
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MMIC LNA设计中无源二端口网络相关特性分析作者：张大为李军等来源：《现代电子技术》2013年第07期摘要：结合MMIC低噪声放大器（LNA）设计技术，探讨了线性无源二端口网络在MMIC LNA设计中的相关特性。
为了实现MMIC低噪声放大器指标的精确设计，首先由无源二端口网络的散射参数矩阵推导了其相关特性，然后结合法国UMS公司的PH25工艺，提出了一种MMIC低噪声放大器拓扑结构的设计方法，验证了这些特性在MMIC低噪声放大器设计中的作用。
关键词： MMIC； LNA；无耗对称性；稳定系数；噪声系数中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）07⁃0132⁃040 引言在MMIC低噪声放大器的设计过程中，输入输出无源二端口网络具有关键作用。
这些二端口网络主要用来对晶体管进行隔直、匹配、偏置、稳定等，在选择和设计这些二端口网络过程中，对其相关特性的定性和定量分析十分重要，这直接决定了有源电路设计的成败和系统最终的性能指标。
基于MMIC低噪声放大器的设计经验，结合二端口网络相关理论性质，本文得出一些在MMIC低噪声放大器设计中具有指导作用的结论。
1 无源二端口网络相关特性1.1 线性无源无耗二端口网络近似互易性已知对于N端口无耗无源网络，其散射矩阵具有幺正性[1]：[[S]t[S]*=[U]] （1）其中[U]为单位矩阵。
对于线性二端口网络，则有：[S112+S212S11S*12+S21S*22S12S*11+S22S*21S122+S222=1001] （2）进而可以得出：[S112=S222=1+S21S12S11S22-S21S12S122=S212=S21S12S21S12-S11S22S112+S212=1S122+S222=1] （3）由式（3）可以得到无耗二端口网络的近似互易性：[φS21S12-φS11S22=（2n+1）π， S参数不为0的情况下S12=S21， S11=S22] （4）但是无耗二端口网络散射参数矩阵的“互易”只是[S]参数模值上的对称，而不是散射矩阵的对称。
例如理想无耗非互易传输线，其散射矩阵[2]就不是对称矩阵：[S=0e-jθe-jφ0] （5）该散射矩阵即不具有互易特性，进而可以推导出该无耗非互易传输线的电阻矩阵为：[R=11-cos（θ+φ）0cosθ-cosφ-cosθ+cosφ0] （6）可见，无耗无源二端口网络的散射矩阵只具有近似互易性，并不可以直接从无耗条件推出互易；而且其阻抗矩阵也不能由无耗条件推出其实部为零[3]。
一般处理MMIC无源网络（不包含电阻或者阻性损耗很低）问题时，通常可以近似等效为电感电容的串联和并联，在这种近似条件下，该网络的阻抗矩阵实部为零，则该阻抗矩阵为互易矩阵，可以得出该网络的散射参数矩阵同样为互易矩阵。
由式（14）可知线性无源无耗网络A的级联对于网络B的稳定性没有任何影响。
同理可以证明，如果网络B是线性无源无耗网络，则级联以后并不会改变网络A的稳定系数。
只有当阻性损耗存在时，式（14）的分母应小于[2（1-t2）SB12SB21]，则可以得到[K]大于[KB]，进而可知在MMIC设计中，要增加放大器的稳定性必须在晶体管不稳定的频点加入阻性损耗以增加稳定性[5]，但同时会引起噪声系数的恶化。
1.3 有耗二端口网络的噪声系数噪声系数是在元件的输入和输出之间的信噪比递降的一种量度[3]，其定义是对匹配输入源的定义，如下所示：[F=SiNiSoNo] （15）对于一般的有耗二端口网络，如图2所示。
任意有耗网络的等效模型可以将任意一个有耗网络等效为一个无耗网络与N个阻性负载的并联[6⁃7]。
其中阻性负载带给网络的归一化附加噪声电平为：[bnoise-j=1-Γj2⋅kTjB] （16）式中：[Γj=Ri-Z0Ri+Z0]为第j个阻性负载端口的反射系数；[Tj]为第j个阻性负载所处环境温度。
则端口2包含附加噪声的归一化出射波为：[b2=S21a1+S22a2+j=3N+2S2j1-Γj2⋅kTjB] （17）由于各个端口输入信号是互不相关[8]的，可以得出端口2出射的噪声功率为：[P2_noise=j=3N+2S2j21-Γj2⋅kTjB] （18）则端口2的附加噪声归一化出射功率波可以写成如下形式：[b2_noise=j=3N+2S2j21-Γj2⋅kTjB] （19）令每个等效阻性负载所处环境温度一致均为T，又由无耗网络的性质则式（19）可化简为：[b2_noise=1-S212-S222⋅kTB] （20）可知由网络阻性损耗附加的噪声功率谱密度为：[bnoise_addedWHz=kT×1-S222-S212] （21）按照噪声系数的定义，输入匹配噪声源并且温度[T0=][290] K，则在端口2输出的总可用噪声功率谱密度为：[Pnoise2WHz=kT0×S212+kT×1-S222-S212] （22）根据噪声系数定义：[kT0×S212+kT×1-S222-S212= kT0×S212+kT0×（F-1）×S212] （23）可以得到：[F=1+1-S222-S212S212TT0] （24）由式（24），可以利用求解级联网络噪声系数的公式，将每一级MMIC放大结构等效为输入网络、晶体管、输出网络三个部分的级联，这样可以计算出输入输出电路对MMIC放大器总体噪声系数的贡献。
可以看出，无源网络的噪声源自其内部的阻性损耗，对于无耗网络，噪声系数始终为1。
2 应用实例为验证无源网络的这些相关特性，基于法国UMS公司的PH25工艺[9]，本文提出了一种MMIC低噪声放大器设计的拓扑方案。
以4×30 μm场效应管为例，偏置点设置在2 V/10 mA，源极直接接入理想地，场效应管仿真结果如图3所示，在低于70 GHz频段内稳定系数小于1。
目标是为了实现在工作频段（60 GHz）处噪声恶化较低，且放大结构在整个频段内（高端至[fT]）达到稳定。
4×30 μm场效应管仿真结果引入如图4所示输入输出结构后，仿真结果如图5所示，可以看出该结构在整个频段内稳定，且在62 GHz处最小噪声系数相比原场效应管变化很小（约为0.2）。
对图4中输入结构进行仿真，利用式（24），得到如图6所示的仿真结果（图中公式loss 即为式（24）在[T=T0]情况下的结果，也就是此时的噪声系数曲线），可以看出，该输入结构其中的阻性部分将噪声更多的引入较低频段，而对高频段影响较小。
这样通过调节输入输出结构相关参数得到满足设计要求的噪声系数曲线，可以实现对拓扑结构中阻性损耗的精确设计，以得到最优的低噪声放大器性能。
输入输出结构加入输入输出电路后仿真结果输入结构仿真结果3 结论无源网络的这些特性在MMIC低噪声放大器设计中有着广泛应用，尤其在较高频段，以便于对低噪声放大器的各种性能指标做出权衡和取舍。
场效应管在低频段很不稳定，在设计稳定电路时需要考虑增加场效应管在低频段的稳定性，而线性无源无耗网络与场效应管级联以后不会改变其稳定系数；于是要求在稳定电路中引入阻性损耗，而阻性损耗会带来噪声系数的显著恶化；这样必须对无源稳定网络中的阻性损耗进行精确设计，这些特性和应用实例便是很好的参考和证明。
在不同的频段引入不同的阻性损耗，类似设计一种滤波结构，只是以噪声系数取代了[S21]作为幅度相应，以达到在整个频段内增加稳定系数同时尽量少的恶化工作频段内的噪声系数的目的。
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