LNA和VCO電路的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、無(wú)線(xiàn)通信事業(yè)的迅速發(fā)展和個(gè)人無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品的快速普及，對(duì)射頻接收機(jī)的性能提出了越來(lái)越高的要求。低噪聲放大器(LNA)作為射頻接收機(jī)的第一級(jí)有源模塊，對(duì)接收機(jī)系統(tǒng)的整體性能有著重要的影響。鎖相環(huán)(PLL)為射頻接收機(jī)提供變頻所需的本振信號(hào)，是射頻接收機(jī)的核心模塊，壓控振蕩器(VCO)作為PLL環(huán)路中提供頻率輸出的模塊，直接決定了本振信號(hào)的頻率調(diào)諧范圍和帶外相位噪聲。因此，研究和設(shè)計(jì)高性能的LNA和VCO，具有重要的意義和價(jià)值。
　　本文首

2、先對(duì)設(shè)計(jì)LNA所采用的SiGe BiCMOS工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹并分析了器件中的噪聲，然后比較了LNA的幾種基本結(jié)構(gòu)和性能差異，敘述了窄帶單端LNA的設(shè)計(jì)原理。在考慮LNA的各種性能參數(shù)折中的情況下，最后選擇了采用射極電感負(fù)反饋和電阻負(fù)反饋的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)噪聲匹配與功率匹配，設(shè)計(jì)了一種工作在北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)B3頻點(diǎn)的窄帶LNA，完成了版圖設(shè)計(jì)并通過(guò)了后仿真驗(yàn)證。后仿真結(jié)果表明，在工作頻率1268.520MHz處LNA的噪聲系數(shù)為1.05dB，

3、增益為20.3dB，S11和S22分別為-12.2dB和-11.8dB，功耗為13mW。在設(shè)計(jì)VCO之前本文首先簡(jiǎn)單介紹了振蕩器的分析方法及LC VCO的設(shè)計(jì)原理，然后詳細(xì)分析了VCO的相位噪聲模型，并總結(jié)了幾種常用的相位噪聲優(yōu)化技術(shù)。在考慮VCO的各種性能參數(shù)折中的情況下，本次設(shè)計(jì)的VCO采用尾電流型全NMOS交叉耦合結(jié)構(gòu)，利用四組差分開(kāi)關(guān)電容陣列將整個(gè)頻率調(diào)諧范圍劃分為十六個(gè)子頻帶，實(shí)現(xiàn)了寬帶覆蓋，采用二次諧波濾波網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化VCO的相

4、位噪聲性能，基于0.13μm CMOS工藝設(shè)計(jì)了一種寬帶低相位噪聲LC VCO。文中給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，完成了版圖設(shè)計(jì)、后仿真驗(yàn)證并流片測(cè)試。在片測(cè)試結(jié)果表明，VCO的功耗與輸出信號(hào)幅度與后仿真結(jié)果基本一致，在1.2V電源電壓下，消耗總電流都為12.8mA，頻率調(diào)諧范圍較后仿真的11.6GHz～15.1GHz整體下降了大約1.7GHz，相位噪聲性能也較后仿真的-111.2dBc/Hz@1MHz有所下降。經(jīng)過(guò)分析，VCO性能的下降主要是