在过去的二十几年,低噪声技术有了长远的发展。在80年代早期,低噪声放大器的噪声性能已经相当出色了,然而其体积重量都比较大,功耗也比较大。卫星地面终端对低噪声、重量轻、低功耗以及高可靠性同时提出了要求,当时的低噪声放大器还很难同时达到上述要求。随着分子束外延(MBE)和金属有机化合物化学汽相淀积(MOCVD)等晶体生长技术、“能带工程”原理在器件设计中的成功应用,以及电路匹配技术,器件工艺技术的发展,人们开发了许多新型的半导体器件。除砷化镓场效应晶体管(GaAs FET)外,其佼佼者有高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶体管(HBT)。1981年法国Thomson-CSF公司研制成功第一个低噪声HEMT,在10GHz下,NF为2.3dB,Ga为10.3dB。在之后的五年里,HEMT已取得了显著的进展,成为公认的最适于毫米波应用的低噪声器件之一。在60GHz下,用GaAs基的HEMT器件能够达到NF=1.7dB,Ga=7.6dB。InP-HEMT在1987年问世之后的几年里,噪声性能已提高到令人惊奇的程度,是目前毫米波高端应用最好的低噪声器件。在60GHz下,InP-HEMT能够达到NF=0.9dB,Ga=8.6dB。目前,用HEMT制作的多级低噪声放大器已广泛用于卫星接收系统、电子系统及雷达系统。60090
微波电路是以微波混合集成电路(MIC)的形式出现的,它是把微波无源元件制作在塑料、陶瓷、蓝宝石等介质基片上.再把微波半导体器件装配(焊接)在基片上。1989年,由混合微波集成电路技术制成的三阶InP基放大器在60-65GHz频段内,已达到噪声系数3.0dB,其相关增益为22dB。三年以后,使用0.1μm InP基HEMT制成的三阶放大器在60GHz下已达到1.6dB的噪声系数,其相关增益16dB。
高电子迁移率晶体管及异质结双极晶体管的出现和GaAs工艺的成熟,给微波单片集成电路(MMIC)的发展奠定了基础。在MMIC中,通常由各种器件、集总参数元件和分布参数元件按照一定的电路拓扑排列而构成。从电路的结构上来看,这和混合微波集成电路有着很多相似的方面,两者既有联系又有区别。论文网在MMIC中的元件包括有源元件和无源元件两类。主要是利用MESFET或HEMT作为有源元件。无源元件除了各种形状的传输线构成的分布参数元件外,一些集总元件也经常使用。
进入90年代,随着晶体材料技术和微细加工技术的发展,毫米波MMIC进入实用化阶段。MMIC开始主要应用于军用系统,90年代以来,MMIC在商用产品中开拓了广阔的市场。这主要是商用无线通信市场,如低轨道卫星移动通信、环球定位卫星系统等。
长期以来,射频集成电路实现工艺是以GaAs、SiGe衬底的BiCMOS/Bipolar工艺处于主导地位,主要是由于他们的高截止频率、高增益以及相对较低的噪声。但是,由于通信电路的基带处理、数字信号处理通常都采用集成度更高的CMOS工艺,因此工艺的不兼容性长期以来成为了射频集成电路发展的一个瓶颈。近年来人们对硅基深亚微米CMOS工艺技术发展作了不懈努力,MOS晶体管的性能得到了显著的提高,例如,MOSFET的截止频率已经达到了150GHz,这使得采用CMOS工艺实现射频集成电路成为可能。而且,与传统的射频工艺相比,CMOS工艺有着先天的优势——高集成度(与基带、数字信号处理模块工艺兼容)、低成本。所以CMOS射频集成电路成为当前的研究热点。
作为射频前端的关键模块的LNA,国内外学者对它作了广泛而深入的研究。其中Derek K.Shaeffer和Thomas H.Lee对深亚微米下的LNA的噪声性能作了详细研究,他们提供的功耗约束下的噪声优化方法被许多的研究者所采用。后来P.Aadreani等人提出了功耗约束下噪声和功率同时匹配方法,完善了LNA的噪声优化技术。近年来线性化技术也是一个研究热点,提高LNA的线性度的方法有经典的导数叠加技术和改进的导数叠加技术,它们主要是利用偏置在不同工作区的晶体管相并联,以抵消他们的三阶非线性分量,从而提高三阶交调点。 低噪声放大器发展研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_65449.html