摘要 — 本文提出了一种基于宽带隙 RF 技术设计低噪声放大器的原创方法。这些 LNA 能够承受高电磁信号(如电子战中使用的信号),同时提供高探测率。该研究介绍了基于相同策略的单级 LNA 和两级 LNA 的原始设计程序。这些自重构 LNA 可以从高探测率模式(低 NF)切换到高线性模式(高输入压缩模式 IP 1dB )。该设计策略与稳健的 LNA 设计进行了比较,后者使用更大的晶体管尺寸来提高线性度,但代价是 NF 略有下降。在放大器输入端,RF 步进应力结果已达到 30 dBm,没有任何破坏,并提供稳定的 S 参数和噪声系数。
介绍了一种设计多级低噪声放大器 (LNA) 第一级的分析方法。本文讨论了在考虑后级噪声的情况下最小化总噪声系数 (NF) 的第一级优化方法。该方法侧重于第一级的源阻抗优化,同时考虑其 NF、增益和后级 NF 的影响。所提出的方法计算第一级的设计参数,以使多级 LNA 中的整体 NF 最小,而传统方法则建议最佳源阻抗以使第一级的 NF 最小。本文证明了 Smith 圆图中的恒定总 NF 轮廓与传统 NF 圆不同,并且 Γ opt 在相邻级 NF 不同的多级 LNA 中实现了最佳噪声性能变化。这些轮廓和最佳源阻抗针对特定的 LNA 进行描述,并与其恒定 NF 圆和 Γ opt 进行了比较。为了检验所提方法的可行性以及验证理论和仿真结果,我们制作了一个使用 ATF13136 晶体管的 4-5 GHz 分立式 LNA。结果表明,在 LNA 的第一级设计中考虑后续电路的噪声可降低整体 NF,同时改善其增益和输入匹配。
摘要 — 深入研究了增强型 p-GaN 栅极高电子迁移率晶体管 (HEMT) 的低噪声放大性能。该器件具有钨 (W) 栅极金属和与 CMOS 兼容的源极/漏极端子金属触点,表现出 2.7 V 的正阈值电压。在夹断区和导通区分别提取 3.8 pA/mm 和 16.3 nA/mm 的低栅极漏电流密度 (IG)。该器件在 2 GHz 时提供 15.8 dBm 的输入三阶截取点 (IIP3),同时具有良好的线性特性对频率变化的免疫力。在 2 GHz 的工作频率下实现了 0.9 dB 的最小噪声系数 (NF min) 和 12.8 dB 的相关增益 (G a)。此外,通过检查偏置和频率对 NF min 和 G a 的影响,发现在 1 GHz 时 NF min 为 0.65 dB,G a 为 18.3 dB。这项工作为 p-GaN HEMT 在低噪声放大器应用中的利用铺平了道路。
微波光子学 (MWP) 近年来采用了许多重要概念和技术,包括光子集成、多功能可编程性以及增强关键射频性能指标(如噪声系数和动态范围)的技术。然而,到目前为止,这些方面尚未在单个电路中同时实现。在这里,我们首次展示了一种多功能集成微波光子电路,它实现了片上可编程滤波功能,同时实现了以前无法达到的 > 120 dB.Hz 动态范围和 15 dB 噪声系数的创纪录高位。我们使用全集成调制变压器和双注入环谐振器作为多功能光学滤波组件实现的多功能复杂频谱定制来实现这一独特功能。这项工作打破了集成、功能和性能的传统和分散方法,目前这种方法阻碍了集成 MWP 系统在实际应用中的采用。