[发明专利]一种准单片低噪声放大器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种准单片低噪声放大器设计方法，属于微波集成电路领域。

背景技术

低噪声放大器(LNA)被广泛应用于各种微波组件和接收系统中，是决定微波射频系统噪声和灵敏度的关键器件。

到目前为止，传统的低噪声放大器分为两种，一种基于集成电路与分离元件的混合集成电路，通过分立元件组成，优点是设计灵活、成本低，缺点是体积大、调试量大；另外一种是单片集成电路，将所有元器件集成在一个芯片上，优点是一致性好、体积小，缺点是开发成本高、受特定工艺限制多。

采用准单片技术制作的低噪声放大器，将大部分作为低噪声管芯匹配电路和偏置电路的无源电路进行单片化集成，少量退耦用电感电容外置。配合不同的低噪声管芯，设计无源匹配电路的成本仅为有源电路的1/8～1/10，且各工艺线的无源电路制作工艺成熟、成品率高，这种设计方法不受特定工艺限制，有广泛的应用性。制作出的电路既拥有单片集成电路一直性好的特点，也有混合集成电路设计灵活的优点，体积比单纯混合集成电路缩小50％～60％。拥有广泛的应用前景。

发明内容

发明目的：本发明提出一种准单片低噪声放大器设计方法，实现有源电路与无源电路分开设计，自由组合。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种准单片低噪声放大器设计方法，放大器的有源器件和无源器件分别制作成管芯芯片和无源单片，两块芯片再通过焊盘和键合金线连接形成完整电路。

优选地，所述管芯芯片内设有晶体管，所述无源单片内设有电阻、电容和电感。

优选地，所述管芯芯片包括增强型N-pHEMT，其栅极为输入端，源极接地。

优选地，所述无源单片包括，第一电感的一端以及第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地，第一电感的另一端与输出端连接，从电源到地之间依次串联着第二电阻和第二电容，第二电容与第二电阻的公共端连接到输出端，在输出端与输入端之间连接着作为负反馈回路的第一电阻。

有益效果：采用本发明准单片技术制作的低噪声放大器，将大部分作为低噪声管芯匹配电路和偏置电路的无源电路进行单片化集成，少量退耦用电感电容外置。配合不同的低噪声管芯，设计无源匹配电路的成本仅为有源电路的1/8～1/10，且各工艺线的无源电路制作工艺成熟、成品率高，这种设计方法不受特定工艺限制，有广泛的应用性。制作出的电路既拥有单片集成电路一直性好的特点，也有混合集成电路设计灵活的优点，体积比单纯混合集成电路缩小50％～60％。拥有广泛的应用前景。

附图说明

图1为实施例1的单级GaAs MMIC低噪声放大器的电路图；

图2为实施例1准单片低噪声放大器输入驻波的测试仿真结果与混合集成电路的对比图；

图3为实施例1准单片低噪声放大器输出驻波的测试仿真结果与混合集成电路的对比图；

图4为实施例1准单片低噪声放大器增益的测试仿真结果与混合集成电路的对比图；

图5为实施例1分离的管芯芯片和无源单片结构示意图；

图6为实施例2的单级GaAs MMIC低噪声放大器的电路图；

图7为实施例2的增益图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1：无源器件是电路中不可缺少的部分，但也是设计电路时最为复杂和困难的部分。不同的电阻、电容或电感会使电路具备不同的性能。在设计一些常用电路时，例如LNA，都是在给定电路性能参数的情况下进行设计。

众所周知，芯片的面积大小直接影响成本，而无源器件尤其是电感，又是占用面积最多的部分。在实际设计时，往往在电路达到最佳性能时的无源器件，由于成本面积问题而无法使用。此时又要重新调整无源器件的参数，以满足成本面积和工艺的条件下达到最佳性能。整个设计周期长，设计程序繁琐。

另一方面，在电路设计时，有源器件容易受到电磁场的影响，而无源器件中的电容或电感由于来回充放电，极易造成电磁干扰。尤其是在微波射频这种高频工作状态下，电磁干扰更为明显。