毫米波单片低噪声放大器的研制

第40卷第3期2010年5月

东南大学学报

(自然科学版)

J OURNAL OF SOUTHEA ST UN I VERSITY (N at u ral S ci ence E diti on)

V o.l 40N o .3

M ay 2010

do i :10.3969/.j issn.1001-0505.2010.03.003

毫米波单片低噪声放大器的研制

严蘋蘋 陈继新 洪 伟

(东南大学毫米波国家重点实验室,南京210096)

摘要:采用OMM I C 0 18 m G aA s pHE M T 工艺,研制了两级和三级2种毫米波单片低噪声放大器.以最小噪声度量为设计依据,通过适当提高偏置电流的方法改善毫米波频段的增益,使得

放大器在保持噪声系数较小的同时获得较高的增益.两级低噪声放大器采用串联负反馈结合并联负反馈的结构,可以获得比较平坦的增益;三级低噪声放大器采用三级相似的串联负反馈结构级联,可以紧凑结构、在相同的芯片尺寸下获得较高的增益,2种低噪声放大器芯片的尺寸均为1 5mm 1.0mm.测试结果表明,在28~40GH z 频段内,两级低噪声放大器增益最大为15 4dB 、噪声系数最小为3 2dB;三级低噪声放大器增益最大为24 8dB 、噪声系数最小为2 73dB,达到预期目标.

关键词:低噪声放大器;砷化镓;毫米波;噪声系数

中图分类号:TN72 文献标志码:A 文章编号:1001-0505(2010)03 0449 05

Design and implem ent ation ofm onolit hic

m illim eter wave l ow noise a m plifiers

Y an P i n p i n

Chen Jix in

Hong W e i

(S tat e K ey L aboratory of M illi m et erW av es ,S out h eastUn iversity ,N an ji ng 210096,C h i na)

Abst ract :Tw o m illi m eter w ave low no ise a m p lifi e rs (LNA )are designed and i m p le m ented w it h an

OMM I C 0 18 m G aA s pHE M T (pseudom o rphic h igh e l e ctr on m obility transistor)process .The a m p lifi e rs are designed based on m i n i m um no ise m ea sure ,and a m ethod o f i n creasi n g bias current is adopted to i m prov e t h e ga i n .Thus the LNA can ob tain h igher g ain w hile keeping a l o w no ise figure at a m illi m eter w ave frequency band .The t w o stage LNA uses seri e s and paralle l feedback in d iffer ent stag es to ach ieve flat ga i n .The three stage LNA uses three series feedback stages to ach i e ve high ga i n i n the sa m e ch i p size .The ch i p sizes of bo t h the LNA s are 1 5mm 1.0mm.I n the frequency range o f 28to 40GH z ,t h e t w o stage LNA achieves a m ax i m u m ga i n of 15 4dB and a m ini m u m no ise fi g ure o f 3 2dB ,and the three stage LNA ach ieves a m ax i m um ga i n o f 24 8dB and a m i n i m u m no ise figure o f 2 73dB.A cco rding to the test resu lts ,the a m plifiers can operate w ell a t 28to 40GH z .K ey w ords :l o w no ise a m plifier ;G a A s ;m illi m eter w ave ;no ise fi g ure 收稿日期:2009 10 10. 作者简介:严蘋蘋(1978 ),女,博士,讲师,ppyan @e m fi el d.o rg .基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2010CB 327405)、国家自然科学基金委创新研究群体科学基金资助项目

(60921063).

引文格式:严蘋蘋,陈继新,洪伟.毫米波单片低噪声放大器的研制[J].东南大学学报:自然科学版,2010,40(3):449 453.[do:i 10.3969/.j

iss n.1001-0505.2010.03.003]

放大器广泛应用于微波毫米波无线通信、雷达、射电天文等系统中[1 2]

,其性能对整个系统有着十分重要的影响.低噪声放大器通常位于接收机的第1级

[3]

,面临包含各种噪声的微弱信号,必须有

足够低的噪声系数,同时提供适当的增益,以保证信号的正确接收.早期的微波毫米波放大器依赖于

速调管和行波管等电子管器件[1 2]

.自20世纪70年代以来,随着固态器件的发展,放大器开始采