射頻前端無電感低噪聲放大器及移相器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著CMOS工藝的進(jìn)步，將多個(gè)電路模塊集成在單個(gè)芯片上來完成通信，成為一種發(fā)展趨勢(shì)。低噪聲放大器(LNA)和移相器(Phase Shifter)是射頻前端的組成模塊，對(duì)無線通信系統(tǒng)有重要意義。LNA位于接收機(jī)模塊的第一級(jí)，其噪聲決定了接收機(jī)的靈敏度;并且由于多頻帶無線通信標(biāo)準(zhǔn)的廣泛應(yīng)用及手持設(shè)備的普及，使得LNA的設(shè)計(jì)趨于低噪聲，寬帶、低功耗。移相器常用于雷達(dá)收發(fā)組件中，提供高精度調(diào)幅調(diào)相的功能對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)有重要意義。
　　本文基于

2、CMOS工藝，對(duì)低噪聲放大器和移相器兩個(gè)模塊的研究，做了以下工作:
　　1.本文提出了一種利用多次跨導(dǎo)增強(qiáng)技術(shù)和正反饋支路來實(shí)現(xiàn)超寬帶、低功耗、低噪聲的LNA。結(jié)合有源和無源跨導(dǎo)增強(qiáng)技術(shù)，保證匹配的同時(shí)降低功耗;正反饋支路的引入，增加了跨導(dǎo)的自由度，緩解了輸入匹配和噪聲系數(shù)之間的約束關(guān)系，改善了噪聲和功耗的折中關(guān)系。本文基于SMIC40nm工藝，設(shè)計(jì)的LNA覆蓋了0.1-6.5GHz的超寬帶，經(jīng)過輸出緩沖器的衰減后實(shí)現(xiàn)13dB的增

3、益，3dB帶寬達(dá)4.4GHz。在1GHz處噪聲系數(shù)取得3dB的最優(yōu)值，線性度為-15.59dBm，功耗為3.6mW@1V。
　　2.針對(duì)移相器的設(shè)計(jì)，本文分析了有源移相器和無源移相器系統(tǒng)。有源移相器系統(tǒng)由衰減器、輸入巴倫、I/Q網(wǎng)絡(luò)、VGA、輸出巴倫、功率放大器組成，本文詳細(xì)介紹了I/Q網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)、可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒ariable Gain Amplifier）的結(jié)構(gòu)及其相關(guān)編碼的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高精度相移。系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于TSMC180

4、nm工藝，在1.9-2.6GHz工作頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)了以5.625°為步進(jìn)覆蓋360°的移相，相移的均方根誤差不超過0.9253°，衰減系數(shù)的均方根誤差不超過0.17dB，溫度補(bǔ)償模塊的引入，使增益在不同溫度下保持平坦。
　　3.無源移相系統(tǒng)由衰減器和移相器組成。本文選用Bridge-T型衰減器，實(shí)現(xiàn)了良好的輸入匹配和高精度的衰減。對(duì)于6位移相器的設(shè)計(jì)，著重分析和仿真了實(shí)現(xiàn)11.25°，22.5°和45°相移的模塊。搭建系統(tǒng)版圖聯(lián)合仿真