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0.6~18.0 GHz超宽带低噪声放大器MMIC

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固体电子学研究与进展 2024年第2期44卷 125-130页

作者：郝翔王维波闫俊达袁巍韩方彬陶洪琪南京电子器件研究所南京210016 固态微波器件与电路全国重点实验室南京210016

基于0.15μm GaAs E-pHEMT工艺设计并制备了一款0.6~18.0 GHz的低噪声放大器单片微波集成电路。该放大器使用一级共源共栅结构,通过负反馈实现宽带的匹配设计。同时在共栅晶体管栅极增加到地电容,共源管和共栅管漏极增加峰化电感,以提... 详细信息

基于0.15μm GaAs E-pHEMT工艺设计并制备了一款0.6~18.0 GHz的低噪声放大器单片微波集成电路。该放大器使用一级共源共栅结构,通过负反馈实现宽带的匹配设计。同时在共栅晶体管栅极增加到地电容,共源管和共栅管漏极增加峰化电感,以提高高频增益,扩展带宽,改善噪声。常温在片测试结果表明,在3.3 V单电源供电下,0.6~18.0 GHz频带内该款低噪声放大器噪声系数典型值1.5 dB,小信号增益约15 dB,增益平坦度小于±0.9 dB,输入、输出电压驻波比典型值分别为1.7和1.8,1 dB压缩点输出功率典型值14 dBm,功耗72.6 mW,芯片面积1.5 mm×1.2 mm。

关键词：超宽带低噪声放大器共源共栅单片微波集成电路砷化镓

面向脉冲调制器的S波段高效线性MMIC功率放大器

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固体电子学研究与进展 2024年第2期44卷 131-137页

作者：段佩壮马明明李鹏程郭润楠庄园余旭明陶洪琪南京电子器件研究所南京211001 固态微波器件与电路全国重点实验室南京210016

针对脉冲调制全数字发射机中高速数字信号难以高效驱动射频功率放大器的问题,提出了一种高效线性MMIC功率放大器设计方法。采用连续F类功率放大器提高数字发射机系统的效率,采用三阶互调抵消改善临近饱和线性度。基于南京电子器件研究所... 详细信息

针对脉冲调制全数字发射机中高速数字信号难以高效驱动射频功率放大器的问题,提出了一种高效线性MMIC功率放大器设计方法。采用连续F类功率放大器提高数字发射机系统的效率,采用三阶互调抵消改善临近饱和线性度。基于南京电子器件研究所GaAs pHEMT工艺,研制了一款S波段高效率线性功率放大器进行验证。测试结果表明,在3.4~4.0 GHz频段内,当输入功率为-10 dBm时,输出功率为26.2~26.7 dBm,功率附加效率为53.3%~60.7%,功率增益为36.2~36.7 dB。在3.7 GHz频点,输出功率为24.5 dBm,三阶互调失真小于-30 dBc;9 dB峰均比、40 MHz正交频分多路复用的64-QAM调制信号激励下,平均输出功率及对应的功率附加效率分别为20.5 dBm和28%,实现了-30 dBc的邻道功率比及5.5%的误差向量幅度。

关键词：连续F类三阶互调抵消全数字发射机砷化镓

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应用于收发链路多模块级联的优化设计方法

电子技术应用 2024年第5期50卷 77-83页

作者：余秋实郭润楠陈昊庄园梁云闫昱君吴霞葛逢春王维波陶洪琪南京电子器件研究所固态微波器件与电路全国重点实验室江苏南京210016

为解决波束赋形芯片中子电路模块由于寄生效应而导致的级联失配问题提出了一种优化设计方法。该设计方法通过主动引入相邻器件阻抗牵引效应,并使其与级联阻抗失配相抵消从而实现阻抗“预失配”的设计方案。对“预失配”的技术原理以及... 详细信息

为解决波束赋形芯片中子电路模块由于寄生效应而导致的级联失配问题提出了一种优化设计方法。该设计方法通过主动引入相邻器件阻抗牵引效应,并使其与级联阻抗失配相抵消从而实现阻抗“预失配”的设计方案。对“预失配”的技术原理以及设计流程进行了简要分析,并通过加工一款采用优化设计方案的4通道X/Ku波段的射频收发芯片,验证了该设计方案的可实现性与有效性。在8 GHz~18 GHz频带范围内,该芯片与基于端口驻波设计体系的原芯片相比,收发链路增益分别为6.5 dB和14 dB,提升了超过2 dB。发射链路输出功率21 dBm,发射效率为15.7%,分别提升了1 dB和9%。接收链路噪声系数为8.72 dB,降低了1.2 dB。收发链路最大移相均方根误差为5.12°和5.25°,分别下降了3.17°和1.75°。

关键词：多模块级联 X/Ku波段砷化镓赝配高电子迁移率晶体管单片微波集成电路相控阵收发芯片

X波段20 W高效率负载调制平衡放大器MMIC

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固体电子学研究与进展 2022年第1期42卷 5-9,21页

作者：印政陶洪琪南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

报道了一款采用0.25μm GaN HEMT工艺的8~12 GHz高效率负载调制平衡放大器(Load-modulated balanced amplifier,LMBA)。高峰均比信号传输场景中,功率放大器的效率性能会在输出功率回退区间内急剧恶化。基于LMBA技术,结合有源负载调制与... 详细信息

报道了一款采用0.25μm GaN HEMT工艺的8~12 GHz高效率负载调制平衡放大器(Load-modulated balanced amplifier,LMBA)。高峰均比信号传输场景中,功率放大器的效率性能会在输出功率回退区间内急剧恶化。基于LMBA技术,结合有源负载调制与预匹配输出结构,有效提高了功放在输出功率回退区间的效率。在连续波测试条件下,该芯片在8~12 GHz频段内,饱和输出功率为43.2~43.8 dBm,饱和效率为50.5%~55.7%。饱和输出功率回退6 dB时,效率为40.2%~44.5%,相较于归一化理想B类功率放大器具有15%~17%的效率提升。

关键词：负载调制单片微波集成电路氮化镓高效率

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星载高可靠性Ku波段GaN功率放大器芯片

固体电子学研究与进展 2023年第1期43卷 16-20页

作者：肖玮金辉余旭明陶洪琪南京电子器件研究所南京210016 微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

基于星载高可靠性的应用背景,采用0.20μm GaN HEMT工艺研制了一款12 V工作电压的Ku频段功率放大器芯片。利用电热结合的分析方法,确定了管芯结构及工作电压。基于Load-pull测试获得GaN HEMT管芯的最佳输出功率和最佳效率阻抗,设计了一... 详细信息

基于星载高可靠性的应用背景,采用0.20μm GaN HEMT工艺研制了一款12 V工作电压的Ku频段功率放大器芯片。利用电热结合的分析方法,确定了管芯结构及工作电压。基于Load-pull测试获得GaN HEMT管芯的最佳输出功率和最佳效率阻抗,设计了一种带谐波匹配的高效率输出匹配电路,并通过引入有耗匹配,研制出了低压稳定的级间匹配电路。芯片面积为2.8 mm×2.6 mm,管芯漏极动态电压仿真峰值低于30 V,实测结温小于80℃,满足宇航Ⅰ级降额要求。功率放大器在17.5~18.0 GHz、漏压12 V(连续波)条件下,典型饱和输出功率2.5 W,附加效率38%,功率增益大于20 dB,线性增益大于27 dB,满足星载高效率要求。

关键词： GaN Ku波段功率放大器高可靠性低压稳定

一体化匹配网络的Q波段Doherty功率放大器MMIC设计

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固体电子学研究与进展 2023年第1期43卷 21-26页

作者：彭晨睿郭润楠陶洪琪余旭明南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

提出了一种毫米波Doherty放大器一体化匹配网络的设计方法。该匹配网络将功率合成、阻抗变换和相位调节功能一体化,结合兰格耦合器,去除了传统Doherty功放结构中输出和输入四分之一波长线。采用0.15μm GaN工艺研制了一款Doherty放大器M... 详细信息

提出了一种毫米波Doherty放大器一体化匹配网络的设计方法。该匹配网络将功率合成、阻抗变换和相位调节功能一体化,结合兰格耦合器,去除了传统Doherty功放结构中输出和输入四分之一波长线。采用0.15μm GaN工艺研制了一款Doherty放大器MMIC。连续波测试条件下,此放大器在38~42 GHz频段内,饱和功率达到40 dBm,饱和PAE大于24%,6 dB输出功率回退PAE达到16%。在中心频率40 GHz、20 MHz双音间隔测试条件下,输出功率回退3 dB时,放大器的三阶交调失真IMD3小于-21 dBc。

关键词： Doherty功率放大器单片微波集成电路氮化镓负载调制

E波段3.5 W GaN宽带高功率放大器MMIC

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固体电子学研究与进展 2022年第1期42卷 1-4页

作者：戈勤陶洪琪王维波商德春刘仁福袁思昊南京电子器件研究所南京210016 微波毫米波单片集成与模块电路国家重点实验室南京210016

基于自主开发的100 nm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款工作频段覆盖E波段(60~90 GHz)的宽带高功率放大器芯片。放大器采用密集通孔结构的共源极晶体管,降低寄生效应,提高器件的高频增益。同时采用三级级联拓扑结构,结合紧... 详细信息

基于自主开发的100 nm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款工作频段覆盖E波段(60~90 GHz)的宽带高功率放大器芯片。放大器采用密集通孔结构的共源极晶体管,降低寄生效应,提高器件的高频增益。同时采用三级级联拓扑结构,结合紧凑的微带线宽带匹配电路,在60~92 GHz频率范围内,典型线性增益达到10.4 dB,增益平坦度为±1 dB,输入输出回波损耗小于等于-11 dB。通过行波式功率合成网络,在连续波状态下,芯片全频带内饱和输出功率不低于1.7 W。在64 GHz,最高输出功率达到3.5 W,相应功率增益为8.4 dB,功率附加效率为12.6%。

关键词： GaNHEMT E波段宽带高功率 MMIC

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谐波控制在射频功率放大器设计中的应用

固体电子学研究与进展 2018年第2期38卷 101-105页

作者：王嘉文陶洪琪微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京电子器件研究所南京210016

分析了谐波控制理论提高功放效率的原理。对南京电子器件研究所的GaN HEMT器件进行了负载牵引测试。根据测试结果发现,通过谐波控制可以有效提升该器件的效率,在8GHz时能获得10%的效率提升。应用谐波控制理论设计了一款X波段单级MMIC功... 详细信息

分析了谐波控制理论提高功放效率的原理。对南京电子器件研究所的GaN HEMT器件进行了负载牵引测试。根据测试结果发现,通过谐波控制可以有效提升该器件的效率,在8GHz时能获得10%的效率提升。应用谐波控制理论设计了一款X波段单级MMIC功放。经连续波测试,该功放芯片在8.6~9.5GHz范围内漏极效率达到48%~56%。

关键词：谐波控制功率放大器高效率单片微波集成电路

Q波段2W平衡式GaAs pHEMT功率MMIC

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固体电子学研究与进展 2016年第4期36卷 293-297页

作者：陶洪琪张斌周强微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京电子器件研究所南京210016

报道了一款采用0.15μm GaAs功率MMIC工艺研制的Q波段平衡式功率放大器芯片。芯片采用Lange耦合器进行功率合成。在该平台工艺规则限制条件下,按照传统设计方法设计的Lange耦合器无法满足平衡式放大器设计需求。文中提出了解决方法,对La... 详细信息

报道了一款采用0.15μm GaAs功率MMIC工艺研制的Q波段平衡式功率放大器芯片。芯片采用Lange耦合器进行功率合成。在该平台工艺规则限制条件下,按照传统设计方法设计的Lange耦合器无法满足平衡式放大器设计需求。文中提出了解决方法,对Lange耦合器的端接阻抗进行优化,使得设计的Lange耦合器物理尺寸符合工艺规则要求。放大器采用三级放大拓扑结构,同时综合应用三维和平面场仿真技术,提高电路仿真精度。芯片在43~46GHz频带范围内、6V偏置、连续波工作条件下,饱和输出功率大于33dBm,效率大于15%,功率增益大于14dB,线性增益为16dB,线性增益平坦度小于±0.8dB,芯片面积3.9mm×4.8mm。

关键词： GaAs 功率放大器 Q波段平衡式兰格耦合器