CMOS低功耗超寬帶低噪聲放大器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，隨著市場(chǎng)對(duì)寬帶通信技術(shù)的需求不斷增長(zhǎng)，超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)技術(shù)迅速發(fā)展成為一種新型無(wú)線通信技術(shù)。超寬帶技術(shù)具有高速率、大容量、低功耗和低成本的特性，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界受到極大的重視。因此，研究并提高超寬帶射頻通信電路性能，對(duì)寬帶無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。
　　本論文主要研究低功耗超寬帶低噪聲放大器(Low Noise Amplifier，LNA)。首先細(xì)致地分析低噪聲放大器的設(shè)計(jì)理論，然后

2、對(duì)低噪聲放大器常用的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析;最后基于臺(tái)積電1P6M180nm RF CMOS工藝，設(shè)計(jì)了兩款低功耗超寬帶低噪聲放大器。本文主要的創(chuàng)新工作可概括如下:
　　(1)本文設(shè)計(jì)了一款低壓低功耗超寬帶低噪聲放大器。該低噪聲放大器分為三級(jí)，第一級(jí)為共柵(Common Gate，CG)輸入匹配級(jí)，完成寬頻段范圍內(nèi)的輸入匹配。第二級(jí)為放大級(jí)，采用改進(jìn)型共源(Common Source，CS)結(jié)構(gòu)，通過(guò)在共源級(jí)的輸出端口處加入電感，引入一

3、個(gè)復(fù)數(shù)極點(diǎn)，提高低噪聲放大器的帶寬。這種改進(jìn)型共源結(jié)構(gòu)取代了原來(lái)的共源共柵結(jié)構(gòu)，使電路能夠在低壓下工作。第三級(jí)為輸出緩沖級(jí)，完成輸出匹配。為了進(jìn)一步降低低噪聲放大器的工作電壓，該低噪聲放大器使用了襯底偏置技術(shù)。在Cadence軟件下對(duì)低噪聲放大器進(jìn)行后仿真，后仿真結(jié)果表明:LNA的工作頻率為2.1-6.2GHz，在0.6V的電源電壓下，噪聲系數(shù)為3.22-4.04dB，增益為17.13±0.8dB，功耗僅有4.43mW，S11、S22均

4、小于-10dB，完成了良好的輸入、輸出匹配。
　　(2)本文設(shè)計(jì)了一款高增益低功耗超寬帶低噪聲放大器。第一級(jí)為電阻并聯(lián)反饋輸入級(jí)，完成寬頻段范圍內(nèi)的輸入匹配。第二級(jí)為放大級(jí)，由共源放大器和偏置電路共同組成，電路采用電流復(fù)用技術(shù)，并利用偏置電路在提供偏置的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電路增益的提高。第三級(jí)為輸出緩沖級(jí)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出匹配。這種低噪聲放大器結(jié)構(gòu)利用偏置電路的電流實(shí)現(xiàn)增益的提高，節(jié)約了電路的電流，完成了電路的高增益、低功耗設(shè)計(jì)。在Cadenc