基于级间电容抵消技术的74~88 GHz高性能CMOS LNA设计北大核心

采用55 nm CMOS工艺,面向毫米波雷达应用,设计了一款74~88 GHz高性能CMOS低噪声放大器(LNA)。该LNA应用共源共栅结构,为了改善噪声系数、提高稳定性增益,采用级间寄生电容抵消的电感反馈共栅短接技术和基于反相双圈耦合的等效跨导增强技术。和传统共栅短接技术相比,级间寄生电容抵消的电感反馈共栅短接技术改善噪声系数1.58 dB,提高稳定性增益7.67 dB。芯片测试结果表明,LNA峰值增益为17.1 dB,最小噪声系数为6.3 dB,3 dB带宽为14 GHz(74.8~88.8 GHz),在78 GHz中心频率处输入1 dB压缩点(IP1dB)为-10.2 dBm,功耗为102 mW。     

1V高线性度2.4GHz CMOS低噪声放大器

讨论了低噪声放大器(LNA)在低电压、低功耗条件下的噪声优化及线性度提高技术.使用Chartered 0.25μm RF CMOS 工艺设计一个低电压折叠式共源共栅LNA.后仿真结果表明在1V电源下,2.36GHz处的噪声系数NF仅有1.32dB,正向增益S21为14.27dB,反射参数S11、S12、S22分别为 -20.65dB、-30.27dB、-24dB,1dB压缩点为-13.0dBm,三阶交调点IIP3为-0.06dBm,消耗的电流为8.19mA.     

3．1～10．6GHz超宽带低噪声放大器的设计

基于SIMC0．18μmRFCMOS工艺技术,设计了可用于3．1—10．6GHzMB—OFDM超宽带接收机射频前端的CMOS低噪声放大器（LNA）。该LNA采用三级结构：第一级是共栅放大器,主要用来进行输入端的匹配;第二级是共源共栅放大器,用来在低频段提供较高的增益;第三级依然为共源共栅结构,用来在高频段提供较高的增益,从而补偿整个频带的增益使得增益平坦度更好。仿真结果表明：在电源电压为1．8v的条件下,所设计的LNA在3．1～10．6GHz的频带范围内增益（521）为20dB左右,具有很好的增益平坦性f±0．4dB）,回波损耗S11、S22均小于-10dB,噪声系数为4．5dB左右,IIP3为-5dBm,PIdB为0dBm。     

一种采用双耦合等效跨导增强技术的94GHz CMOS LNA

采用55 nm CMOS工艺,设计了一款应用于毫米波成像系统的94 GHz低噪声放大器(LNA)。提出一种双耦合等效跨导增强技术,在提高增益的同时,实现良好的宽带输入匹配。使用中和电容技术和共栅管栅端短接技术,进一步提高增益,并保证放大器的高频稳定性。芯片测试结果表明,LNA的小信号增益最大值达到14.2 dB,3 dB带宽为87.1～95 GHz,噪声系数为6.7dB,输入1 dB压缩点为-13dBm。     

折叠式共源共栅CMOS LNA的优化设计

基于TSMC 0．18μm CMOS工艺,采用折叠式共源共栅式结构,设计了工作于1．5GHz,电源电压为1．5V的低噪声放大器。采用此结构可以显著增大截止频率,从而可以改善噪声系数。本文主要从结构出发,均衡了噪声系数,阻抗匹配,增益以及线性度,并在ADS仿真平台上进行了优化与仿真模拟,在中心频率处,噪声系数为0．617dB,增益S21为31．713dB,输入反射系数S11为-21．548dB,1dB压缩点为-11dBm。其仿真结果与设计指标基本一致。     

3~10 GHz平坦增益超宽带CMOS LNA设计

提出了一种基于共源共栅及电阻并联反馈结构的超宽带低噪声放大器(LNA)。在3~10GHz的工作频段范围内,采用电阻并联反馈和π型匹配网络结构,实现宽带输入匹配,并有效减小整个电路的噪声系数。利用共源共栅输出漏极的并联峰化技术,实现平坦的高频增益及噪声的有效抑制。采用源极电感(Ls)负反馈及晶体管M3构成的源极跟随器,提高电路的线性度和输出匹配。基于TSMC 0.18μm RFCMOS工艺库,采用Cadence Spectre RF,对LNA原理图和版图进行仿真。仿真结果显示,该LNA的S11和S22均小于-10dB,S12小于-32dB,S21为11.38±0.36dB,噪声系数为3.37±0.2dB,P1dB和IIP3分别为-9.41dBm和-2.7dBm。设计的LNA在带宽内具有良好的输入输出匹配、较好的反向隔离度及线性度、高且平坦的增益和低且平坦的噪声系数。     

一种2.2~4 GHz高增益低噪声放大器

采用0.25 μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)工艺,设计并实现了一种应用于5G通信2.2~4 GHz频段的高增益共源共栅低噪声放大器(LNA)。通过将并联RC负反馈与共栅接地电容结合,不使用源极电感,实现了宽带高增益的LNA设计。测试结果表明,2.2~4 GHz频段增益大于24 dB,输出3阶互调(OIP3)为28 dBm,噪声系数(NF)小于0.78 dB,功耗为190 mW,芯片面积为(810×710) μm²。综合指标(FOM)为14.4 dB,与同类LNA相比具有一定的优势。     

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.     

2～18 GHz GaAs超宽带低噪声放大器MMIC

基于90 nm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计并制备了一款2～18 GHz的超宽带低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC)。该款放大器具有两级共源共栅级联结构，通过负反馈实现了超宽带内的增益平坦设计。在共栅晶体管的栅极增加接地电容，提高了放大器的高频输出阻抗，进而拓宽了带宽，提高了高频增益，并降低了噪声。在片测试结果表明，在5 V单电源电压下，在2～18 GHz内该低噪声放大器小信号增益约为26.5 dB,增益平坦度小于±1 dB,1 dB压缩点输出功率大于13.5 dBm,噪声系数小于1.5 dB,输入、输出回波损耗均小于-10 dB,工作电流为100 mA,芯片面积为2 mm×1 mm。该超宽带低噪声放大器可应用于雷达接收机系统中，有利于接收机带宽、噪声系数和体积等的优化。     

1GHz 0.5μm CMOS低噪声放大器的设计

从低噪声放大器(LNA)的设计原理出发,提出并设计了一种工作于1GHz的实用LNA.电路采用共源-共栅的单端结构,用HSPICE软件对电路进行分析和优化.模拟过程中选用的器件采用TSMC 0.5μm CMOS工艺实现.模拟结果表明所设计的LNA功耗小于15mW,增益大于10dB,噪声系数为1.87dB,IIP3大于10dBm,输入反射小于-50dB.可用于1GHz频段无线接收机的前端.     

CMOS毫米波低功耗超宽带共栅低噪声放大器

陈述了一个基于单端共栅与共源共栅级联结构的超宽带低噪声放大器(LNA).该LNA用标准90-nm RFCMOS工艺实现并具有如下特征:在28.5～39 GHz频段内测得的平坦增益大于10 dB;-3 dB带宽从27～42 GHz达到了15 GHz,这几乎覆盖了整个Ka带;最小噪声系数(NF)为4.2dB,平均NF在27 ～ 42 GHz频段内为5.1 dB;S11在整个测试频段内小于-11 dB.40 GHz处输入三阶交调点(IIP3)的测试值为+2 dBm.整个电路的直流功耗为5.3 mW.包括焊盘在内的芯片面积为0.58 mm×0.48 mm.     

基于ADS应用于GPS的低噪声放大器设计与仿真

设计了一种应用于GPS射频接收机中的单端低噪声放大器（LNA）,并利用安捷伦公司的ADS软件对电路进行了仿真。电路采用TSMC0．13μm工艺库模型,仿真结果表明在1．57GHz工作频率下,可以实现0．9dB的噪声系数和20dB的增益,较好的匹配（输入输出回波损耗S11,S22≤-20dB）,并且在1．2V电源电压下功耗仅为6mW。     

基于0.18μm CMOS工艺的2.4/5.2GHz双频段LNA的设计

采用0.18 μm CMOS工艺,实现了双频段低噪声放大器设计.通过射频选择开关,电路可以分别工作在无线局域网标准802.11g规定的2.4 GHz和802.11a规定的5.2 GHz频段.该低噪声放大器为共源共栅结构,设计中采用了噪声阻抗和输入阻抗同时匹配的噪声优化技术.电路仿真结果表明:在2.4 GHz频段电路线性增益为15.4 dB,噪声系数为2.3 dB,1 dB压缩点为-12.5 dBm,IIP3为-4.7 dBm;5.2 GHz频段线性增益为12.5 dB,噪声系数为2.9 dB,1 dB压缩点为-11.3 dBm,IIP3为-5.5 dBm.     

一种新型900MHz CMOS低噪声放大器的设计

对两种低噪声放大器(LNA)的构架进行了比较,详细推导了共源LNA的噪声系数与输入晶体管栅宽的关系及优化方法,设计了一种采用0.6 μ m标准CMOS工艺,工作于900MHz的新型差分低噪声放大器.在900MHz时,噪声系数为1.5 dB的情况下可提供22.5 dB的功率增益,-3dB带宽为1 50MHz,S11达到-38dB,消耗的电流为5mA.     

一个基于65 nm CMOS工艺具有17.3 dB增益的47-67 GHz宽带低噪声放大器

报道了一个基于65 nm CMOS工艺具有17.3 dB增益的47-67 GHz宽带低噪声放大器（LNA）。文中首先阐述了毫米波电路的特征,并讨论了其设计方法。LNA的宽带输入匹配通过源极电感退化获得,这种结构在低GHz频段为窄带匹配,但由于栅漏电容Cgd的存在,在毫米波频段其进化为宽带匹配。为了使噪声系数（NF）最小化,LNA在第一级使用了共源（CS）结构而不是cascode结构,同时文中也探讨了噪声匹配的原理。LNA的后两级使用cascode结构以提高功率增益。对共栅（CG）晶体管中栅极电感的增益提升效应进行了分析。级间T形匹配网络用来提升电路带宽。所有片上电感和传输线都在3维电磁仿真工具中建模和仿真以确保成功的设计。测试结果显示LNA在60 GHz处取得最高的 17.3 dB增益,同时3-dB带宽为20 GHz（47-67 GHz）,涵盖所需要的59-64 GHz频段,并在62 GHz取得最低的4.9 dB噪声系数。整个LNA从1.2 V电源处吸收19 mA电流,芯片包括焊盘占用面积为900×550 μm2。     

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（LNA）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50欧姆阻抗匹配。同时两级共源电路之间通过串联谐振相级联。该LNA工作在5．2GHz,1.8V电源电压,能提供20dB的增益（S21为20dB）,而噪声系数为1．9dB,输入匹配较好,S11为-32dB。     

一种用于超宽带接收机的CMOS可变增益低噪声放大器

本文介绍一种符合中国超宽带应用标准的工作频率范围为4.2-4.8 GHz的CMOS可变增益低噪声放大器(LNA)。文章主要描述了LNA宽带输入匹配的设计方法和低噪声性能的实现方式,提出一种3位可编程增益控制电路实现可变增益控制。该设计采用0.13-μm RF CMOS工艺流片,带有ESD引脚的芯片总面积为0.9平方毫米。使用1.2 V直流供电,芯片共消耗18 mA电流。测试结果表明,LNA最小噪声系数为2.3 dB,S(1,1)小于-9 dB,S(2,2)小于-10 dB。最大和最小功率增益分别为28.5 dB和16 dB,共设有4档可变增益,每档幅度为4 dB。同时,输入1 dB压缩点是-10 dBm,输入三阶交调为-2 dBm。     

（英）CMOS毫米波低功耗超宽带共栅低噪声放大器

本文陈述了一个基于单端共栅与共源共栅级联结构的超宽带低噪声放大器(LNA)。该LNA用标准90-nm RF CMOS工艺实现并具有如下特征：在28.5到39 GHz频段内测得的平坦增益大于10 dB;-3 dB带宽从27到42 GHz达到了15 GHz,这几乎覆盖了整个Ka带;最小噪声系数(NF)为4.2 dB,平均NF在27-42 GHz频段内为5.1 dB;S₁₁在整个测试频段内小于-11 dB。40 GHz处输入三阶交调点(IIP3)的测试值为 2 dBm。整个电路的直流功耗为5.3 mW。包括焊盘在内的芯片面积为0.58*0.48 mm2_。     

一种多模多频无线收发器前端SiGe BiCMOS低噪声放大器

基于IBM 0.18μm SiGe BiCMOS工艺,提出了一种应用于2.4～2.5GHz 802.11b/g频段的低噪声放大器(LNA).电路采用全差分发射极电感负反馈共射共基(Cascode)结构,对称电感有效地降低了芯片面积,优化了电路性能.仿真结果表明:该电路在2.4 GHz到2.5 GHz频率范围内,增益(S21)达到25 dB,噪声系数(NF)小于1.5 dB,大幅度提高了收发机系统的性能.此外,输入和输出匹配(S11,S22)分别达到-15 dB,1 dB压缩点大于-25 dBm.电源电压为2.5 V时电路总电流为3 mA.     

5.8GHz低噪声放大器的设计与优化

设计了一种低压、低功耗、输出阻抗匹配稳定的CMOS差分低噪声放大器.基于源极电感负反馈共源共栅结构,提出了基于MOS管中等反型区最小化Vdd·Id的方法,以优化功耗.在共栅晶体管处并联正反馈电容,以提升电路增益.对电路的噪声系数、输出阻抗稳定性、芯片面积等也进行了优化.仿真结果表明,当电源电压为1V,工作频率为5.8 GHz时,设计的低噪声放大器的噪声系数为1.53 dB,输入回波损耗为-22.4 dB,输出回波损耗为-24.6 dB,功率增益为19.2dB,直流功耗为4.6 mW.