【摘要】：在無線通信應(yīng)用上,硅器件與砷化鎵器件之間有很大的競爭。然而,由于砷化鎵的高電子遷移率、低損耗半絕緣性襯底、高的線性度、高截止頻率、高擊穿電壓等優(yōu)點(diǎn),一直以來其在微波、毫米波電路中比硅工藝更加受歡迎,特別是更加適合應(yīng)用到功率放大器、低噪聲放大器等電路的設(shè)計(jì)�？紤]到以上問題,本論文著重進(jìn)行基于砷化鎵工藝低噪聲放大器設(shè)計(jì)的研究。對電路可靠性等問題,進(jìn)行了砷化鎵工藝下的靜電保護(hù)電路研究。一方面,低噪聲放大器作為接收機(jī)的第一級有源模塊,應(yīng)有足夠低的噪聲來提高接收機(jī)的靈敏度；并且應(yīng)該有足夠高的增益以抑制后級混頻器等電路的噪聲。本文低噪聲放大器電路采用的是兩級源極退化結(jié)構(gòu)。區(qū)別于大部分砷化鎵低噪聲放大器所采用的片外電感直流偏置方式,本文采用的是片上電阻值比較大的電阻。低噪聲放大器后仿真結(jié)果為：最大增益為33.257dB,3dB帶寬為520MHz(1.13GHz到1.65GHz)。在1.16GHz-1.61GHz頻段上,S11恒小于-10dB。在1.14GHz-1.61GHz頻段上，輸出噪聲系數(shù)恒小于0.6dB；輸出1dB壓縮點(diǎn)大于+19.6dBm,輸入1dB壓縮點(diǎn)大于-12.8dBm；輸出三階截點(diǎn)大于31dBm,輸入三階截點(diǎn)大于-2dBm。電路版圖面積是0.88mm×1.3mm。另一方面,ESD是造成砷化鎵工藝集成電路不可靠的最大問題。而且,由于砷化鎵工藝的熱傳導(dǎo)率與熔點(diǎn)都比硅材料要低,這使得由ESD造成砷化鎵電路不可靠的問題比硅材料更大。為此，，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)片上層疊二極管結(jié)構(gòu)的ESD保護(hù)電路。低噪聲放大器是接收機(jī)一個(gè)重要的模塊,是微波毫米波應(yīng)用里的一個(gè)重要部分,可用在無線通信、GPS、無線局域網(wǎng)等應(yīng)用中。
[Abstract]:In wireless communication applications, there is a great competition between silicon devices and gallium arsenide devices. However, gallium arsenide has always been more popular than silicon technology in microwave and millimeter wave circuits because of its high electron mobility, low loss semi-insulating substrate, high linearity, high cutoff frequency, high breakdown voltage and so on. Especially, it is more suitable for the design of power amplifier, low noise amplifier and other circuits. Considering the above problems, this paper focuses on the design of low noise amplifier based on gallium arsenide process. The electrostatic protection circuit of gallium arsenide process is studied on the reliability of the circuit. On the one hand, as the first active module of the receiver, the low noise amplifier should be low enough to improve the sensitivity of the receiver, and should have high enough gain to suppress the noise of the later stage mixer and other circuits. In this paper, the low noise amplifier circuit adopts a two-stage source degradation structure. Different from the DC bias mode of off-chip inductor used in most gallium arsenide low noise amplifiers, the resistance with large on-chip resistance is used in this paper. The simulation results of LNA are as follows: the maximum gain is 33.257dB and the 3dB bandwidth is 520MHz (1.13GHz to 1.65GHz). In 1.16GHz-1.61GHz band, S11 is less than-10dB. In 1.14GHz-1.61GHz band, the output noise coefficient is always less than 0.6dBm, the output 1dB compression point is greater than 19.6dBm, the input 1dB compression point is greater than-12.8dBm, the output third-order truncation point is greater than 31dBm, and the input third-order truncation point is greater than-2dBm. The circuit layout area is 0.88mm 脳 1.3 mm. On the other hand, ESD is the biggest problem that causes unreliability of gallium arsenide process integrated circuits. Moreover, because the thermal conductivity and melting point of gallium arsenide process are lower than those of silicon material, the problem of unreliable gallium arsenide circuit caused by ESD is greater than that of silicon material. For this reason, a ESD protection circuit with stacked diode structure is designed in this paper. Low noise amplifier is an important module of receiver and an important part of microwave and millimeter wave application. It can be used in wireless communication, GPS, wireless local area network and other applications.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN722.3

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