UWB LNA的增益平坦化及稳定性的反馈技术

从异质结晶体管(HBT)的小信号模型着手,得到了几种不同反馈形式下HBT的S参数解析表达式。通过对比不同反馈形式的仿真结果,分析了各种反馈形式对S参数的影响,并着重研究了反馈技术对电路稳定性以及对超宽带低噪声放大器(UWB LNA)增益平坦度的影响。结果表明,采用串联电阻和电感或并联电阻和电容的电抗性负反馈,可以使S21的幅度随着频率的增大而逐渐上升,从而补偿了晶体管本身高频增益的下降,同时,也提高了整个电路的稳定性。采用这种反馈结构,设计了一款3～10 GHz超宽带低噪声放大器。仿真结果表明,该放大器在整个频带范围内无条件稳定,传输增益较高,增益平坦度较好,噪声系数较低,是一款无条件稳定并有着较好增益平坦度的超宽带低噪声放大器。     

基于SiGe HBT 的射频有源电感的设计

基于回转器原理,提出利用两个SiGe异质结晶体管,通过采用不同组态构成四种射频有源电感,其中包括两种正电感和两种负电感,并对它们的性能进行了比较.结果表明,共射组态与共集组态构成的有源电感的性能最优异,并就此做了详细讨论.在带宽为1～15.8 GHz的范围内,其电感值可以达到1 nH以上,电感的品质因数最大值达到75.4.通过调节晶体管的偏置电压,有源电感的电感峰值在1.268 nH-1.914 nH范围内变化.电感值的可调谐性对增强电路设计的可复用性及灵活性具有现实意义.     

Collector optimization for tradeoff between breakdown voltage and cut-off frequency in SiGe HBT

As is well known, there exists a tradeoff between the breakdown voltage BVCEOand the cut-off frequency fTfor a standard heterojunction bipolar transistor(HBT). In this paper, this tradeoff is alleviated by collector doping engineering in the SiGe HBT by utilizing a novel composite of P+and N-doping layers inside the collector–base(CB) space-charge region(SCR). Compared with the single N-type collector, the introduction of the thin P+layers provides a reverse electric field weakening the electric field near the CB metallurgical junction without changing the field direction, and the thin Nlayer further effectively lowers the electric field near the CB metallurgical junction. As a result, the electron temperature near the CB metallurgical junction is lowered, consequently suppressing the impact ionization, thus BVCEOis improved with a slight degradation in fT. The results show that the product of fT×BVCEOis improved from 309.51 GHz·V to326.35 GHz·V.     

一款应用于多频带的基于新型Cascode有源电感的高Q带通滤波器

设计了一款基于新型Cascode有源电感和有源负阻电路的二阶差分有源带通滤波器。新型有源电感和有源负阻电路的采用可实现在滤波器Q值不变的条件下对滤波器的中心频率进行调节。仿真结果表明,通过调节有源电感和有源负阻电路的偏置条件,可有效增大滤波器的Q值,且在保持Q值恒定在226的条件下中心频率的变化范围为0.2-3.7GHz。滤波器的以上特性使其能很好地应用于多频带的无线系统。     

改善SiGe HBTs热稳定性的Ge组分分布优化与设计

The impact of the three state-of-the-art germanium(Ge) profiles(box,trapezoid and triangular) across the base of SiGe heterojunction bipolar transistors(HBTs) under the condition of the same total amount of Ge on the temperature dependence of current gainβand cut-off frequency f_T,as well as the temperature profile,are investigated.It can be found that although theβof HBT with a box Ge profile is larger than that of the others,it decreases the fastest as the temperature increases,while theβof HBT with a triangular Ge profile is smaller than that of the others,but decreases the slowest as the temperature increases.On the other hand,the f_T of HBT with a trapezoid Ge profile is larger than that of the others,but decreases the fastest as the temperature increases,and the f_T of HBT with a box Ge profile is smaller than that of the others,but decreases the slowest as temperature increases.Furthermore,the peak and surface temperature difference between the emitter fingers of the HBT with a triangular Ge profile is higher than that of the others.Based on these results,a novel segmented step box Ge profile is proposed,which has modestβand f_T,and trades off the temperature sensitivity of current gain and cut-off frequency,and the temperature profile of the device.     

采用Cascode拓扑和RC反馈网络的高Q差分有源电感

针对传统全差分有源电感在高频下品质因子Q较低的问题,联合使用Cascode拓扑和RC反馈网络对其进行优化。组合电路引入的双重负阻有效抵消了有源电感的寄生电阻,进而有效提高了高频下的Q值。基于Jazz 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺,利用射频仿真软件ADS完成电路设计与仿真。仿真结果表明,在联合采用了Cascode拓扑和RC反馈网络后,在频率大于1 GHz时,有源电感的Q值明显提高;在1.3～3 GHz频率范围内,Q值均大于20;在2.1 GHz时,Q值达到最大值4 416,电感值变化范围为6.9～12 nH。     

双频段低噪声放大器的设计

适应多标准移动通信终端的迅速发展,设计了能够在800 MHz和1.8 GHz两个不同频段独立工作的低噪声放大器.放大器使用噪声性能优良的SiGeHBT管子,采用Cascode结构减小Miller电容的影响,发射极串联电感消除放大器输入端噪声系数和功率匹配的耦合,输入匹配电路采用单通道串并联LC电路,计算串并联电感和电容值,可以在两个工作频点发生谐振.输出端通过调整负载阻抗到50Ω,采用简单的电路实现功率输出.ADS的仿真结果表明,本文设计的低噪声放大器在800MHz和1.8 GHz两个工作频段的S21分别达到了24.3 dB和21.3 dB,S11均达到了-13 dB,S22均在-27dB以下,两个频段的噪声系数分别为3.3 dB和2.0 dB.     

3.1～10.6 GHz低功耗超宽带低噪声放大器

采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺库,设计并验证了一种应用于3.1～10.6 GHz频段的超宽带低噪声放大器。该放大器分为两级:采用跨导增强技术的共栅结构作为输入级,实现了输入阻抗匹配,提高了增益并降低了噪声;第二级是放大输出级,由两个共源放大管和源跟随器缓冲管构成,并采用两级电流复用配置将它们连接在一起,不但对信号进行了二次放大,降低了功耗,而且实现了输出匹配。仿真结果表明,在3.1～10.6 GHz频带范围内,放大器增益为14.8 dB,增益平坦度为SymbolqB@0.6 dB,噪声系数介于2.9～4.5 dB,输入和输出的回波损耗均优于-11 dB,1 dB压缩点为-20.8 dBm,在1.8 V电压下,静态功耗仅为8.99 mW。     

用于SiGe HBT LNA的新型双有源偏置电路的设计

偏置工作点是影响低噪声放大器(LNA)线性度的因素之一.为了保证LNA能够更好地对信号进行线性放大,稳定的偏置工作点对于放大器来说显得尤为重要.提出了一种新型有源偏置技术,通过同时采用两个电流源为LNA提供直流偏置,以达到稳定放大器偏置工作点的目的.基于JAZZ 0.35 μm SiGe工艺,采用该新型双有源偏置技术,设计了一款LNA.在1.8～2.2 GHz频带时,放大器的增益为22.03±0.46 dB,噪声系数小于3.7dB,2.0 GHz时的输入3阶交调点(IIP3)为5 dBm,相对于传统无源偏置的LNA提高了10 dBm.仿真验证了该新型有源偏置技术对提高LNA线性度的有效性.     

一种利用衰减器实现的超宽带可变增益放大器

提出了一种基于有源可调衰减器的超宽带可变增益放大器,以有源可调衰减器作为可变增益放大器的核心,并与高增益放大器级联,在3.1～10.6 GHz超宽频带内实现了宽动态增益调节范围.基于Jazz 0.35 μm SiGe HBT工艺,完成了超宽带可变增益放大器的设计,利用安捷伦公司的ADS仿真软件进行仿真验证.结果表明,在3.1～10.6 GHz的超宽频带内,当电压在0.7～2.0V的范围内变化时,该放大器的动态增益变化范围大于60 dB,3dB带宽大于7 GHz,在整个电压变化范围内,S11和S22均低于-10 dB,在最大增益处,噪声系数小于5dB.