论文部分内容阅读
随着5G通信技术的发展,数据的传输速率在不断提高,对射频接收前端也提出了新的挑战,低噪声放大器作为基站射频前端的重要组成部分,其增益、噪声、线性度等指标直接影响到整个接收链路的性能。本文采用0.25 μ m GaAs E-pHEMT工艺研究和设计了一款低噪放芯片,并结合单刀双掷开关组成射频接收前端模块。本文分析了几种常见低噪放结构,提出了基于电流复用技术的两级放大结构。为了使低噪放更具实用性,分别设计了控制电路用于关断低噪放,和ESD保护电路提高低噪放静电防护等级。根据实际需求,单刀双掷开关与低噪放组成模块,并设计评估板对单低噪放和模块的整体性能分别进行了测试。经过测试,低噪放工作频带为0.6-4.2GHz,覆盖了包括5G在内的多个通信频段。在工作频带内,低噪放增益大于23dB,噪声系数低于1dB,低噪放关断时隔离度大于25dB,控制电路开关时间均在30ns左右,ESD防护等级在HBM-500V以上,封装后尺寸为2mm×2mm。低噪放仅需单正电压供电,无需外部匹配电路,单片全集成。内部采用有源偏置电路,可在+3V到+5V宽电压范围内工作,减小了温度和工艺波动对低噪放性能的影响,可通过改变加偏电阻调节偏置电流,针对不同应用环境调整低噪放线性度性能。可在1.8V TTL逻辑电平下控制低噪放的开启和关断,抗干扰能力强,通过实时关断接收通道,使低噪放可应用于5G TDD工作模式下。开关低噪放模块接收模式下增益在22dB左右,3.5GHz下噪声系数在1.5dB左右。发射支路在0-3GHz频段内插损在1dB以下,工作在8dB峰均比信号下,可承受37.5dBm平均功率,模块封装后尺寸为5mm×5mm。开关低噪放模块同样只需单正电供电,开关收发支路控制电压兼容1.8V TTL,具有高隔离、低插损、承受功率大等特点,在基站射频前端中具有一定的应用价值。