一种低功耗K频段低噪声放大器*

(中国西南电子技术研究所，成都 610036)

0 引 言

低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)是接收机的重要部件，其噪声系数(Noise Figure,NF)、增益和线性度等指标直接影响接收机的整体性能。卫星通信对地面或机载接收机的LNA性能提出了很高的要求，因为卫星发射的信号到达用户端时功率微弱，且信噪比低，需要LNA具备很低的噪声系数[1-3](通常要求小于2 dB[3])和高增益(大于20 dB)；另外相控阵接收机以及移动卫星通信设备都要求低噪声放大电路具备低功耗的特性。

锗硅(Silicon Germanium,SiGe)双极型互补金属氧化物(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor,BiCMOS)工艺，相较于III-V族半导体工艺，具有更高的电路集成度和更低的量产成本；对比硅CMOS电路，具有更高的输出功率，因此近年来随着SiGe BiCMOS工艺的不断进步，其在微波和毫米波集成电路领域获得了广泛的应用[4-5]。但由于硅衬底的导电特性，片上无源元件的品质因数(Quality Factor,Q值)低，高频条件下电路损耗大，极大制约了SiGe BiCMOS电路的性能，特别是导致更高的电路噪声系数[6]。目前硅基电路设计一般采用在无源器件下方铺设接地金属平面，以屏蔽电磁场进入硅衬底[7]。该方法能在一定程度上提高器件Q值，降低损耗。但对于片上螺旋电感这种占用很大芯片面积的无源器件来说Q值改善有限，因为首先硅衬底上的接地金属由于制造工艺制约不能使用实心地，只能用金属网格代替，其电导率不高，有电阻效应，电磁屏蔽效果较理想情况差；另外，衬底损耗与元件的面积直接相关[7]，电感面积大，损耗明显。电感是射频微波集成电路设计必需的元件，提高电感Q值降低损耗是硅基电路设计中的一个困难课题。……