设计 | 一款微波单片集成电路

新·观察

前沿

电路设计产品

一款30 ～ 34 GHz 具有带外抑制特性的低功耗LNA 微波单片集成电路( MMIC) 。

1 电路设计

1. 1 滤波器单元设计  常用滤波器有高通、带通和带阻型。为实现带内插入损耗小于1 dB 和带外抑制大于－35 dBc 的指标要求，选用带陷波功能的带阻型滤波器。

1. 2 LNA单元设计

1. 2. 1 器件特性

LNA 电路基于0. 15 μm GaAs PHEMT 低噪声工艺进行设计。PHEMT 具有较高的电子迁移率，典型器件的截止频率高达85 GHz。基于该工艺提取精确的大、小信号器件模型和噪声模型，优选在Ka 波段具有较高增益和较低噪声系数的器件。

1. 2. 2 设计实现

LNA 的设计目标是频带为30 ～ 34 GHz 时，增益大于29 dB，噪声系数小于1. 8 dB，功耗小于75 mW。根据增益要求，电路拓扑采用三级级联结构。根据功耗要求，电路偏置采用电流复用技术。

1. 3 电路级联仿真

对滤波器和LNA 电路分别进行初始仿真设计后，再进行级联仿真，级联后的仿真主要考虑端口之间的阻抗匹配和键合引线影响。

2 研制结果

采用0. 15 μm GaAs PHEMT 低噪声工艺对所设计的电路进行流片，图为所研制的LNA MMIC 芯片的实物照片，芯片尺寸为2. 40 mm×1. 00 mm。

图 LNA MMIC 芯片照片

Fig. Photograph of the developed LNA MMIC chip

3 结论

基于0. 15 μm GaAs PHEMT 低噪声工艺，采用陷波滤波器及电流复用技术设计并制作了一款30～34 GHz 具有带外抑制特性的低功耗LNA MMIC。该MMIC 具有增益高、噪声小、功耗低和带外抑制特性好等特点。在30～34 GHz 频带内，增益大于28dB，噪声系数小于2. 8 dB，功耗为60 mW，在17 ～19 GHz 频带内带外抑制比小于－35 dBc。该电路可广泛应用于毫米波T/Ｒ 系统中。

（来源：曾志，李远鹏，陈长友.具有带外抑制特性的Ka 波段低功耗低噪声放大器.半导体集成电路2021-01）

---

延伸阅读

信息产业

《中国高新技术产业化发展研究报告》将信息产业划分为计算机业、通信业、声像业和基础产业四大类。

新一代信息技术产业

2010 年《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》提出了以集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器等为核心基础的，包括信息网络基础设施、新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端、物联网、云计算等在内的，新一代信息技术产业发展框架，扩展了数字信息技术和产品的内容，丰富了信息产业的内涵。

集成电路设计产业

《深圳市数字经济产业创新发展实施方案（征求意见稿）》明确指出数字经济产业成为推动经济社会全面发展的核心引擎之一，提出到2022 年全市数字经济产业增加值突破2400 亿元的发展目标，并提出大数据产业、云计算产业、区块链产业、信息安全产业、人工智能产业、集成电路设计产业、工业互联网产业、金融科技产业、智慧城市产业、电子商务产业、数字创意产业、其他新兴业态等为重点数字经济产业发展领域。