K波段MMIC低噪声放大器设计研究

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本论文进行了K波段MMIC低噪声放大器的设计,介绍了MMIC低噪声放大器的原理电路设计和版图设计的方法,给出了仿真优化的结果。在设计过程中,针对增益和增益平坦度的要求,提出了一种改进的负反馈网络,很好的满足了设计指标的要求。本论文设计的K波段MMIC LNA选择0.25μm GaAs PHEMT工艺,采用了三级放大的拓扑结构,对各级管芯设计了相应的偏置电路。采用微带线进行了匹配网络的设计,输入输出均匹配到50欧姆。在前两级加入源极串接微带负反馈电路,提高了电路的稳定性。在末级为了适当改善MMIC放大器的增益平坦度,同时满足增益指标的要求,提出了一种改进的串、并联混合负反馈网络结构,即先并联电容、电阻,再串联电感。经仿真验证,这种改进的负反馈网络与一般的串联负反馈网络相比,增益提高了约2~3dB,放大器稳定因子的值有所下降,但是在全频段内仍然保持稳定。最后对版图布局进行了再优化,以得到最佳的仿真结果。最后实现的该K波段MMIC低噪声放大器工作在21~25GHz,在工作频带内噪声系数低于2.9dB、增益超过23dB、增益平坦度优于±0.5dB、输入输出驻波比小于2,达到了设计指标的要求。芯片的面积较小,所有的元件都集成在尺寸为1.79mm×0.98mm×0.1mm的GaAs基片上。
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