This work proposes an asymmetric SPDT transmit/receive (T/R) switch co-optimized with a low-noise amplifier (LNA) tailored to X-band operation and implemented in an 0.13 µm silicon-germanium (SiGe) BiCMOS technology. The switch achieves very high power handling capability in transmit mode, while maintaining low insertion loss, by utilizing an asymmetric topology. In receive mode, low noise is obtained by integrating a lumped-element matching network used simultaneously as a noise matching network for the LNA, as well as a lumped λ/4 transformer for the SPDT switch isolation. In transmit mode, the SPDT-LNA results in 1.1 dB minimum insertion loss, 26 dB isolation, and 26.9 dBm output P1dB at 10 GHz. In receive mode, the measured minimum noise figure (NF) is 1.9 dB with 15 dB gain at 10 GHz. To the authors' best knowledge, these results are the lowest NF and highest transmit output P1dB for any Si-based SPDT-LNA currently reported at X-band, and represents a significant step towards the realization of next-generation of Si-based high performance T/R modules.

An active bi-directional power dividier/combiner circuit based on a distributed topology is proposed. The use of bi-directional amplifiers (BDAs) provides both dividing and combining functions within the same circuit. By utilizing a distributed topology composed of BDAs and artificial transmission lines, a wide operational bandwidth (2–22 GHz) and a large, flat power gain (9 dB) were achieved under DC power consumption of 100 mW. The maximum amplitude and phase imbalances were 0.7 dB and 3°, respectively.

ABSTRACT The benefits of using through‐silicon‐vias (TSVs) in silicon‐germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistor (HBT) low‐noise amplifiers (LNAs) over the conventional wire bonding have been investigated for the first time. The parasitics associated with wire bonding can be significantly minimized with TSVs, thereby reducing the LNA performance degradation at the packaging level. To verify simulations and theoretical analysis, a prototype K‐band TSV‐integrated LNA was implemented in a SiGe HBT platform. The parasitic inductance of TSVs was effectively utilized as an adjustable matching element for the optimum LNA performance. The proposed LNA exhibits minimal degradation compared to the (unpackaged) LNA with probe‐supplied ground. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Microwave Opt Technol Lett 55:2703–2706, 2015

ABSTRACT An X‐band power amplifier (PA) implemented in a silicon‐germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistor technology is presented. The SiGe PA was designed for inverse class‐F mode using thin‐film microstrip (TFMS) lines, eliminating the use of conventional band‐limiting lumped inductors and transformers. Thus, simultaneous high efficiency and minimized in‐band variation were achieved for X‐band (8–12 GHz) applications. In addition, for boosting peak output power ( P out ), the common‐base transistor in the PA core was designed to operate in a weak avalanche region, which allowed dynamic collector‐to‐base voltage to swing beyond the collector‐base breakdown voltage with open emitter without performance degradation. The fabricated SiGe PA demonstrates a high power‐added efficiency (PAE) of 43.2% and a peak P out of 24.3 dBm at 10 GHz. Benefitting from the utilization of TFMS lines, the PA exhibits a flat response for both PAE (33.3–44%) and peak P out (23.1–24.5 dBm) for the entire X‐band frequency range. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. Microwave Opt Technol Lett 58:2868–2871, 2016