20～26 GHz硅基氮化镓可变增益低噪声放大器

江兰兰 陈宏尘,2 朱浩慎,2 冯文杰 车文荃,2 薛泉,2

0 引言

移动通信进入5G时代，对于高速通信的需求进一步提升.3GPP协议中约定了5G频段主要可分为Sub-6 GHz和毫米波频段.当前，在国内部署的5G系统主要工作在Sub-6 GHz，其频谱资源较为紧张，难以满足Gb/s量级通信速率的要求.因此，发展毫米波频段射频收发系统势在必行[1-3].低噪声放大器(Low-Noise Amplifier,LNA)作为射频系统接收端的第一级放大电路，其增益及噪声系数等指标直接影响整个收发机的灵敏度，进而影响整个通信系统的性能.同时，收发机前端接收到的信号幅度变化较大，为了输出稳定的信号，需要低噪声放大器能够有一定的动态范围.因此，开发具有大增益可变范围的毫米波低噪声放大器对于实现高性能的毫米波收发机具有重要的研究意义.

与硅基(如CMOS)工艺相比，基于Ⅲ-Ⅴ族工艺(如GaAs)的电路在毫米波频段具有较低的噪声以及较好的线性度，有利于设计高性能的低噪声毫米波放大器.2015年，Nikandish等[4]报道了一款工作在11～39 GHz的GaAs宽带低噪声放大器，采用了宽带变压器反馈结构，利用晶体管的漏极偏置线之间的耦合实现带宽拓展，测试结果表示小信号增益23 dB，噪声为2.1～3.0 dB.近年来，随着宽禁带半导体技术的发展，具有更高功率耐受能力和线性度的GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件被用于实现低噪声放大器，从而避免使用传统的GaAs LNA接收端的限幅器，提升大动态范围下接收机的噪声性能[5-7].2019年，Tong等[6]设计了一种频率为22～30 GHz、噪声低于1.1 dB的低噪声放大器，增益大……