基于CMOS 工艺的高线性宽带放大器芯片设计*

2021-03-11李烁星萌何

电子器件 2021年6期

何宁李烁星张萌何乐

(1.航天科工通信技术研究院有限责任公司，四川成都 610051；2.东南大学航天科工通信技术研究院量子信息与通信联合研究中心，江苏南京 211100)

随着CMOS 亚微米及深亚微米工艺发展[1]，器件的特征频率不断提高，当前工艺节点可达到100 GHz以上[2]，可实现RF(Radio Frequency)前端单元器件制备，完成微波射频前端与后端数字电路集成，实现整个微波收发芯片单片集成，使硅基微系统成为现实。基于CMOS 工艺实现RF 前端电路设计与制备为当前的研究热点之一[3]。

当前无线通信技术是向高速化、大带宽等方向发展。宽带放大器为射频收发系统第一级系统，需要有放大信号，抑制各级电路噪声，改善通信系统灵敏度等性能要求，对整个接收系统的性能指标起着关键作用[4]。本文基于TSMC 0.18 μm RF CMOS 工艺设计了一款高宽带高线性放大器，主要采用三级级联结构，实现在500 MHz～2.5 GHz 频率范围内工作性能良好，可同时满足P 波段、L 波段及S 波段综合射频(通信、雷达、电子战)收发系统中实现应用。

1 基本系统设计方案

硅基衬底电子迁移率差，本征跨导较低[5]，为实现低噪声、高增益、高带宽等特性指标，本宽带放大器设计采用三级级联结构。原理框图如图1 所示，电路主要由输入级、中间级和输出级三个模块组成，输入级实现射频宽带信号匹配及低噪声放大功能，中间级对低噪声信号进行宽带延展电压增益，输出级对射频信号进行输出匹配及功率驱动。