低功耗宽带CMOS低噪声放大器

本文实现了一款低功耗的宽带低噪声放大器(LNA)。该低噪放由输入级、中间级和输出级组成。由于每一级都采用了电流复用技术,显著地降低了功耗。输入级通过电阻、电容负反馈和并联电感,实现了良好的输入匹配。引入电感抵消了电容产生的虚部阻抗并且抵消了电容产生的极点。与电阻负反馈放大器相比,本文提出的结构提高了增益。中间级通过并联电感引入零点,采用低Q值拓展带宽。输出级是源级跟随器,提供了良好的输出匹配。经0.18 μm TSMC CMOS工艺仿真验证,在3 V的电源电压下,功耗仅为4.89 mW。另外在1~4.5 GHz频带范围内,电压增益(S21)为14.8±0.4 dB,噪声系数(NF)介于3.1~4.2 dB之间,输入、输出反射系数(S11、S22)均小于-10 dB。在4GHz时,输入三阶交调点(IIP3)达到-11dBm。     

基于有源电感的全集成超宽带低噪声放大器

利用有源电感来实现超宽带低噪声放大器(UWB LNA),不但可以减小芯片面积、改善增益平坦度,而且可通过外部调节偏置电压来调谐有源电感的电感值,进而调整设计中没有考虑到的由工艺变化及封装寄生带来的增益退化.采用TSMC 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺,利用Cadence设计工具完成了放大器电路及版图的设计.在3.1～10.6 GHz工作频率范围内,通过外部调节电压来调谐有源电感,可使LNA的增益S21在16～19 dB范围内变化,输入输出回波损耗S11,S22均小于-10 dB,噪声为2.4～3.7 dB,输入3阶截点IIP3为-4 dBm.整个电路芯片面积仅为0.11 mm2.     

1.5-6GHz增益和噪声系数稳定的两级超宽带CMOS低噪声放大器设计与性能模拟

 针对UWB应用设计实现了一个1.5-6GHz的两级CMOS低噪声放大器(LNA). 通过引入共栅(CG)和共源(CS)结构以获得宽范围内的输入匹配,采用电流镜和峰化电感进行电流复用,所提出的LNA实现了非常平坦化的功率增益和噪声系数(NF). 经标准0.18μm CMOS工艺实现后,版图后模拟结果表明在1.5-5GHz频率范围内功率增益(S21)为11.45±0.05dB,在2-6GHz频率范围内噪声系数(NF)为5.15±0.05dB,输入损耗(S11)小于-18dB. 在5GHz时,模拟得到的三阶交调点(IIP3)为-7dBm,1dB压缩点为-5dBm.在1.8V电源电压下,LNA消耗6mA的电流,版图实现面积仅为0.62mm^2.     

硅基毫米波高增益LNA技术研究

针对W波段硅基工艺电路面临的功率增益低、效率低以及噪声差等挑战,本文研究硅基毫米波高增益低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA）技术。该LNA采用带有射极电感反馈的共射放大器,并通过五级共射放大器级联构成。第一级电路通过提供最小噪声偏置电流,并利用最小噪声匹配实现低噪声性能,后级电路通过提供高增益偏置电流实现高增益性能。另外,为了减小射频信号到衬底的损耗以及信号与旁路元件的耦合,有效提高低噪声放大器的性能,用于匹配电路的电感全部采用传输线形式—接地共面波导。低噪声放大器在中心频率94 GHz处的增益S21达到25.2 dB,噪声系数NF小至5.1dB。在90～100 GHz频段内,输入反射系数S11小于-10 dB,输出反射系数S22稳定在-20 dB左右,芯片面积为500 μm×960 μm。     

一种低功耗K频段低噪声放大器

基于0.13μm锗硅(SiGe)双极型互补金属氧化物(Bipolar Complementary Metal Oxide Semi-conductor,BiCMOS)工艺,设计制作了一种高增益低功耗K频段低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA),通过优化晶体管尺寸及利用硅通孔设计高品质因数射极退化电感,降低了LNA噪声.实测结果表明,在1.6 V偏置条件下,该LNA在20 GHz的噪声系数等于1.94 dB,输入1 dB压缩点等于-29.6 dBm;18～21.3 GHz频率范围内,LNA增益大于23.3 dB,S11和S22均小于-10 dB.包含偏置电路功耗在内,芯片功耗仅21 mW,优于其他同等噪声系数的K频段SiGe BiCMOS LNA.该LNA可应用于卫星通信等K频段低功耗接收机系统.     

一种3~5GHz超宽带单端输入差分输出LNA

采用0.18μm CMOS工艺设计了一种应用于UWB的低噪声放大器(low noise amplifier,LNA).该LNA工作频率为3~5GHz,采用Matlab数学建模方法优化噪声系数,同时采用了单端输入差分输出的电路结构实现信号差分输出;采用了RC反馈技术和源级负反馈技术进行输入宽带匹配.设计使用Cadence软件进行后仿真,仿真结果显示,平均输出增益(S21、S31)为16.1dB,3~5GHz范围内S11-10.9dB,NF为2.04~2.68dB,差分输出端口最大误差相位为4°.使用1.8V电源供电,直流功耗为18.4mW.     

1.1 dB噪声系数的单片微波集成低噪声放大器

设计与实现了一款两级赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)单片微波集成电路(MMIC)低噪声放大器(LNA)。考虑到实际片上无源电感的性能(低Q值),最优噪声匹配往往不能获得最好的噪声性能,相反因为输入电感的存在会增加芯片的面积。设计旨在选择合适的输入晶体管,以免除输入电感的使用,减小芯片的面积。经过优化设计,芯片尺寸为0.8 mm×0.8 mm。测试结果表明,放大器在3.4~3.6 GHz频段内实现了1.1 dB的噪声系数以及25.8 dB的小信号增益,带内回波损耗最大值为-16.5 dB。在回波损耗小于-10 dB的范围内,电路带宽拓展到2.8~4.7 GHz,此时增益最小值为20 dB,噪声最大值为1.3 dB。     

一种GaAs基HEMT低噪声放大器的设计实现

采用GaAs标准高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺设计了一种低噪声放大器.放大器由4级4指双栅槽结构HEMT器件级联构成.0.25μm栅线条的选用保证器件有低的噪声系数和较高的增益.通过在HEMT的源极串联电感和选择MIM电容微带线实现了放大器输入级、中间级、输出级之间的最佳匹配网络.芯片测试结果表明,所设计低噪声反放大器在34 GHz频率下的小信号增益大于22 dB,噪声系数小于1.8 dB,具有10 dBm的饱和输出功率且线性度较好.该设计方法实现了低噪声、高增益、低功耗放大器的性能要求.     

一种宽带CMOS低噪声放大器

基于130 nm CMOS工艺设计了一款宽带低噪声放大器(LNA),适用于Ka波段的5G应用。通过降低输入阻抗与最佳源阻抗的偏差以抑制噪声,该LNA实现了宽带的最佳噪声系数匹配。一方面,该LNA采用由LC串联组合和LC并联组合构成的宽带前端网络,在取得低噪声系数的同时,实现了宽带输入匹配;另一方面,通过体隔离技术和级间电感匹配技术提高了电路增益。同时,通过并联峰值负载技术,提高了LNA的带内增益平坦度。测试结果表明,该LNA的峰值增益为11.2 dB,-3 dB带宽为7.5 GHz(29.1～36.6 GHz)。噪声系数为5.9～6.6 dB,与仿真的最小噪声系数非常接近。输入反射系数(<-10 dB)带宽为6.7 GHz(28.3～35 GHz)。该LNA在1.2 V电源电压下功耗为9 mW,芯片面积为0.54 mm²。     

基于CMOS工艺的一种低功耗高增益低噪声放大器

采用0.18μm CMOS工艺,两级共源结构实现了低功耗高增益的低噪声放大器设计。共源结构的级联采用电流共享技术,从而达到低功耗的目的。电路的输入端采用源极电感负反馈实现50Ω阻抗匹配,同时两级共源电路之间通过串联谐振相级联。该LNA工作在5.2 GHz,1.8 V电源电压,能提供20 dB的增益(S21为20 dB),而噪声系数为1.9 dB,输入匹配较好,S11为-32 dB。     

非平稳噪声环境下的噪声估计算法

通过对噪音和语音频谱的分析,针对航空背景噪声的特性,提出一种用于语音增强的新的噪声估计算法。通常的噪声估计一般利用语音端点检测方法,取噪声段的谱平均值作为待估计的噪声谱,但该方法在信噪比较低时性能下降严重。笔者提出的基于频率段能量比的噪音谱估计方法,不依赖于语音端点检测而直接由语音帧来估计噪音谱,通过计算一帧语音中各频率段中能量比,以判断该帧是否含有语音来修正噪声谱估计的计算因子。算法提高了谱减法的适用范围,还在一般谱相减方法的基础上提出了改进的谱相减算法。     

Robust Noise Estimation Based on Noise Injection

Noise estimation is an important premise for image denoising and many other image processing applications, and related research has drawn increasing attention and interest. In this paper, a novel noise level estimation algorithm is proposed by investigating the distribution of local variances in natural images. There are two major contributions of this work to tackle with the challenges in noise estimation: 1) a wavelet decomposition based preliminary estimation stage to alleviate the influence of image’s textural or structural information; 2) a noise injection based estimation stage to simulate the impact of noise-free image content on the variance distribution, which otherwise almost always leads to overestimation. The cascade scheme of this two-step estimation procedure can reduce the detrimental influence of textural image regions effectively and therefore relieves overestimation of the noise variance. Moreover, the proposed method is not limited to any specific type of noise distribution. Extensive experiments and comparative analysis demonstrate that the proposed algorithm can reliably infer noise levels and has robust performance over a wide range of visual content, as compared to relevant methods.     

CMOS低噪声放大器的噪声系数优化

目前大量的研究文献已经描述了如何找到使噪声系数最小的低噪声放大器输入网络的最佳品质因数,但是它们往往遗漏了一个重要的参数——源极电感负反馈低噪声放大器中的栅极电感,它的寄生阻抗为低噪声放大器增加了明显的噪声。本研究课题提出了2种优化方法,这2种方法均满足功率匹配并均衡了晶体管所产生的噪声贡献和栅极寄生阻抗所产生的噪声贡献,从而实现了在栅极电感品质因数、功耗、增益限制下的噪声优化。     

噪声系数

现在我们知道,用滤波器的噪声等效带宽来描述滤波器就得到了其特性等效呈完全矩形的滤波器。然而这还不是我们所需要的4MHz带宽。因此,我们的第二个校正因子是将现实环境条件下的滤波器带宽改到4MHz。     

一种基于噪声估计的彩色噪声滤除算法

在视频处理中，为了提高电视画面的清晰度，不但需要对亮度噪声进行滤除，对色度噪声的滤除也是必不可少的。文章的滤波算法是：先基于块操作对图像的噪声情况做一个大概的估计，然后根据估计的噪声情况对图像进行降噪或者不作处理。降噪的时候。对彩色脉冲和高斯噪声分别选择不同的阵噪算法。文章着重介绍了彩色脉冲噪声的滹除，该算法综合了线性和非线性矢量滤波，降噪效果明显,对高斯噪声采用矢量均值滤波。     

一种噪声系数为1.4dB的S波段MMIC低噪声放大器

报道了一种可直接应用于无线接收系统前端的具有较低噪声系数和较高相关增益的MMIC低噪声放大器,该低噪声放大器采用0.50 μm GaAs PHEMT工艺技术制作.电路设计采用两级级联结构,为减小电路面积采用集总参数元件匹配电路,并用ADS软件仿真无源元件寄生效应.电路测试结果表明:在2.8～3.5 GHz 频段内噪声系数低于1.4 dB,同时相关增益大于25 dB,增益平坦度小于0.5 dB,输入输出反射损耗小于-10 dB.     

宽带噪声抵消结构的噪声分析及优化

噪声抵消结构是一种应用于宽带低噪声放大器的有源匹配电路。噪声抵消的目的是将输入匹配器件引入的噪声在输出端消除。本文针对噪声抵消结构在高频的应用,依据噪声抵消的原理,提出了一种全频带噪声抵消条件。并给出了该条件下,噪声抵消结构的噪声系数随频率变化的解析表达式。通过与仿真结果对比,验证了该解析表达式的准确性。在此基础上,分析了匹配器件的高频噪声不能完全抵消时该结构的噪声系数。最后,提出了一种噪声抵消结构的优化设计方法。     

高斯型混合双多模噪声模型分析

本文以一类高斯型混合非高斯噪声双模噪声为背景噪声,详细分析了二进制数字调制系统的抗噪声性能。为研究更一般的情形,本文提出了窄带多模过程的数学模型,进行了较详细的研究,给出了混合噪声中信号检测的一般方法,是对原建立在高斯噪声基础上通信与信号处理理论的完善和补充,有一定的普遍意义。在理论分析的基础上,最后给出了仿真结果并进行了分析。     

CMOS低噪声放大器的噪声系数优化研究

由于CMOS晶体管的特征尺寸急速的缩放,CMOS晶体管的参数不断改进,使得最新CMOS晶体管获得的噪声系数足够低到足以应用到无线电天文学,因此,在本研究课题中选用CMOS晶体管。目前的低噪声放大器的最小噪声系数是在室温环境下,通过宽带CMOS低噪声放大器的功率匹配来获得。在本研究课题中,CMOS低噪声放大器以共源共栅极结构为基本拓扑结构,主要研究LNA的几种常用的噪声系数优化方法。通过建立小信号模型,对LNA的噪声系数进行分析,得出相应的表达式。