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。     

一种采用有源电感的可调增益小面积超宽带低噪声放大器

设计了一款采用可调谐有源电感（TAI）的可调增益的小面积超宽带低噪声放大器(LNA),输入级采用共基极结构,输出级采用射随器结构,分别实现了宽带输入和输出匹配;放大级采用带有反馈电阻的共射共基结构以取得宽的带宽,并采用TAI作负载,通过调节TAI的多个外部偏压使LNA的增益可调。结果表明,该LNA在2~9GHz的频带内,通过组合调节有源电感调节端口的偏压可实现S21在16.5~21.1dB的连续可调;S11小于-14.7dB;S22小于-19.3dB;NF小于4.9dB;芯片面积仅为0.049mm2。     

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。     

2～4GHz MMIC低噪声放大器

采用中国电子科技集团公司第十三研究所的GaAs PHEMT低噪声工艺,设计了一款2~4 GHz微波单片集成电路低噪声放大器(MMIC LNA)。该低噪声放大器采用两级级联的电路结构,第一级折中考虑了低噪声放大器的最佳噪声和最大增益,采用源极串联负反馈和输入匹配电路,实现噪声匹配和输入匹配。第二级采用串联、并联负反馈,提高电路的增益平坦度和稳定性。每一级采用自偏电路设计,实现单电源供电。MMIC芯片测试结果为:工作频率为2~4 GHz,噪声系数小于1.0 dB,增益大于27.5 dB,1 dB压缩点输出功率大于18 dBm,输入、输出回波损耗小于-10 dB,芯片面积为2.2 mm×1.2 mm。     

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。     

一种电流舵结构大范围连续可变增益LNA

设计了一款应用于4G(TD-LTE)的可变增益低噪声放大器(VGLNA)。输入级采用共栅极跨导增强结构,实现了电路的输入阻抗匹配,并且加入共栅极噪声抵消电路,降低了电路的噪声系数;第2级采用改进型电流舵结构,实现了电路的增益大范围连续可变;输出级采用源跟随器,实现了良好的输出阻抗匹配。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,利用安捷伦射频集成电路设计工具ADS2009进行仿真验证。结果表明:在1.88~2.65 GHz频段内,该LNA在2.7~39.3 dB增益范围内连续可变,且输入端口反射系数S₁₁小于－10 dB,输出端口反射系数S₂₂小于－20 dB,最小噪声系数NF为2.6 dB,最大3阶交调点IIP3达到2.7 dBm。     

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3～10 GHz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(L_s)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 0.18 μm 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-10 dB,S₁₂小于-32 dB,S₂₁为11.38±0.36 dB,噪声系数为3.37±0.2 dB,P1dB和IIP3分别为-9.41 dBm和-2.7 dBm。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。     

一种高增益且可调谐的1~3 GHz宽带LNA

提出了一种增益高且增益可调谐的1~3 GHz宽带低噪声放大器(HTG-LNA)。在输入级,采用带有RC串联负反馈的共基-共射电流镜结构,实现了良好的输入匹配,并提高了电路的稳定性;在中间级,采用以有源电感作为负载的共基-共射达林顿电路结构,在保证宽带的同时实现了较高的增益与增益的可调谐;在输出级,采用带有电流镜的射极跟随器结构,获得了较大的输出功率和良好的输出匹配。基于稳懋0.2 μm GaAs HBT工艺进行验证,结果表明,该HTG-LNA的电压增益大于37 dB,最高可达50.7 dB;功率增益大于37.4 dB,最高可达51 dB;最大增益可调谐幅度为2.2 dB;输入回波损耗小于-7.11 dB;输出回波损耗小于-11.97 dB;噪声系数小于3.23 dB;稳定因子大于5.61;在5 V工作电压下,静态功耗小于65 mW。     

增益可调宽带CMOS低噪声放大器设计

设计了一种应用于超宽带系统中的可变增益宽带低噪声放大器。电路中采用了二阶巴特沃斯滤波器作为输入和输出匹配电路;采用了两级共源共栅结构实现电路的放大,并通过控制第二级的电流,实现了在宽频带范围内增益连续可调;采用了多栅管(MGTR),提高了电路的线性度;设计基于SMIC 0.18μm CMOS工艺。仿真结果显示,在频带3~5 GHz的范围内最高增益17 dB,增益波动小于1.8 dB,输入和输出端口反射系数分别小于-10 dB和-14 dB,噪声系数nf小于3.5 dB,当控制电压Vctrl=1.4 V时,IIP3约为2 dBm,电路功耗为16 mW。     

低功耗单端输入差分输出低噪声放大器

该文设计了应用于无线局域网2.4GHz低噪声放大器(LNA),采用了SMIC0.18μm CMOS工艺技术和单端输入差分输出的电路结构.电路同时采用了双支路的电流复用技术,实现了低功耗、低噪声和高增益的性能;通过在输出级增加一级共栅级放大电路,有效地增加了电路的对称性;共源支路串联电感,解决了差分信号相位偏差问题.仿真结果表明,设计的LNA的噪声系数为1.76dB,增益为20.9dB,在1.8V电源电压下,功耗为8.5mW.     

一种增益可调节的MB-LPC-LNA

采用低噪声有源电感,设计了一种增益可调节的MB-LPC-LNA。在输入级,采用带有噪声抵消支路的有源电感,实现了不同频率下输入阻抗匹配与输入噪声的匹配;放大级采用共射共基-共射电流复用结构,实现了低功耗;在输出端使用了一个电阻负载,实现了输出阻抗匹配。基于Jazz 0.35 μm SiGe BiCMOS工艺库,采用射频集成电路设计工具ADS,对该MB-LPC-LNA的性能进行验证。结果表明,在3.6 GHz和5.6 GHz两个频带下,该LNA的输入输出匹配良好,输入回波损耗分别为-21.9 dB和-21.7 dB,输出回波损耗分别为-23.5 dB和-16.0 dB;反向隔离度良好,均小于-80 dB;噪声性能良好,噪声系数分别为4.33 dB和4.51 dB;电压放大性能良好,增益分别为23.7 dB和23.9 dB;功耗较低,分别为14.9 mW和15.4 mW;线性度良好,IIP3和OIP3分别为-9 dBm和13 dBm。     

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.     

宽带高增益输出平衡CMOS低噪声放大器的设计

设计了一种带片内变压器、适用于0.05～2.5 GHz频段的宽带低噪声放大器(LNA).电路设计采用了并行的共栅共源放大结构,将从天线接收到的单端输入信号转换为一对差分信号输出给后级链路.针对变压器结构的LNA噪声系数不够低和输出不平衡的问题,采用了缩放技术、噪声消除技术以及两级的全差分放大器作为输出缓冲级,来有效降低电路的噪声系数,提高增益和输出平衡度.电路采用TSMC 0.18μm 1P6M RF CMOS工艺设计仿真和流片,测试结果表明:在0.05 ～ 2.5 GHz频带范围内,该LNA的最高功率增益达24.5 dB,全频段内噪声系数为2.6～4 dB,输入反射系数小于-10 dB,输出差分信号幅度和相位差分别低于0.6dB和1.8°.     

一种新型超高频射频识别射频前端电路设计

设计了一种低功耗高线性度的新型超高频射频识别射频前端电路.在LNA的设计中,通过在输入端采用二阶交调电流注入结构以提高线性度,在输出端采用开关电容结构以实现工作频率可调;在混频器的设计中,在输入端采用同LNA相同的方法以提高线性度,而在输出端采用动态电流注入结构以降低噪声.该电路采用0.18μmCMOS工艺,供电电压为1.2V,仿真结果如下:输入阻抗S11为-23.98dB,IIP3为5.05dBm,整个射频前端电路的增益为10dB.     

宽带CMOS可变增益放大器的设计

采用TSMC0.18μm RF CMOS工艺设计实现了一种对数增益线性控制型的宽带可变增益放大器,电路采用两级结构,前级采用电压并联负反馈的Cascode结构以实现良好的输入匹配和噪声性能;后级采用信号相加式电路实现增益连续可调,同时本文设计了一种新型指数控制电压转换电路,解决了射频CMOS电路中,由于漏源电流与栅源电压通常不为指数关系而造成放大器对数增益与控制电压不成线性关系的难题,实现了可变增益放大器的对数增益随控制电压呈线性变化,芯片测试结果表明,电路在1.8V电源电压下,电流为9mA,3dB带宽为430-2330MHz,增益调节范围为-3.3-9.5dB,最大增益下噪声系数为6.2dB,最小增益下输入1dB压缩点为-9dBm。     

宽带CMOS可变增益放大器的设计

采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺设计实现了一种对数增益线性控制型的宽带可变增益放大器.电路采用两级结构,前级采用电压并联负反馈的Cascode结构以实现良好的输入匹配和噪声性能;后级采用信号相加式电路实现增益连续可调.同时本文设计了一种新型指数控制电压转换电路,解决了射频CMOS电路中,由于漏源电流与栅源电压通常不为指数关系而造成放大器对数增益与控制电压不成线性关系的难题,实现了可变增益放大器的对数增益随控制电压呈线性变化.芯片测试结果表明,电路在1.8V电源电压下,电流为9mA,3dB带宽为430～2330MHz.增益调节范围为-3.3～9.5dB,最大增益下噪声系数为6.2dB,最小增益下输入1dB压缩点为-9dBm.     

低功耗有源UHF-RFID标签芯片

采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种低功耗的超高频有源RFID标签芯片射频接收前端电路.其中,低噪声放大器(LNA)采用共源共栅源极电感负反馈差分结构,下变频混频器(Mixer)采用吉尔伯特(Gilbert)有源双平衡结构.通过整体及模块电路优化,该电路在较低功耗下仍然具有较好性能.仿真结果表明,整个接收端功耗仅为14 mW,与传统射频前端芯片相比,功耗降低53%;整体增益为21.6 dB,噪声系数7.1 dB,三阶输入截止点-18.9 dBm,满足有源UHF-RFID标签芯片低功耗高性能的应用需求.     

应用于SC-UWB收发机的CMOS射频接收前端电路设计

设计了应用于单载波超宽带（SC-UWB）无线收发机中的CMOS射频接收前端电路. 该前端电路采用直接变频结构,包含一个差分低噪声放大器（LNA）、一个正交混频器和两个中频放大器。其中,LNA采用源级电感负反馈结构.首先给出了该类型LNA中输入匹配带宽关于栅源电容、工作频率及匹配目标值的表达式 然后考虑到栅极片上电感、键合电感及其精度,提出了在增益和功耗约束下的噪声因子优化策略。该LNA利用两级放大级的不同谐振点实现了7.1~8.1GHz频段上的平坦增益,并具有两种增益模式来改善接收机动态范围. 正交混频器采用折叠式双平衡吉尔伯特结构. 该射频前端电路采用TSMC0.18um RF CMOS工艺设计,芯片面积为1.43 mm2. 在高、低增益模式下,测得的最大转换增益分别为42dB和22dB,输入1dB压缩点为-40dBm和-20dBm,S11低于-18dB和-14.5dB,中频3dB带宽大于500MHz. 高增益模式下双边带噪声因子为4.7dB. 整个电路在1.8V供电电压下功耗为65mW。     

1.9GHz0.18μm CMOS低噪声放大器的设计

针对1.9GHzPHS和DECT无线接入系统的应用,提出了一种可工作于1.2V电压的基于源级电感负反馈共源共栅结构而改进的CMOS低噪声放大器,并对其电路结构、噪声及线性特性等主要性能进行分析。并与传统的低噪声放大器进行对比,该电路采用两级放大结构,通过加入电容和电感负反馈可以分别实现低功耗约束下的噪声优化和高的线性度。采用TSMC0.18μm CMOS工艺模型设计与验证,实验结果表明：该低噪声放大器能很好满足要求,且具有1.4dB的噪声系数和好的线性度,输入1dB压缩点-7.8dBm,增益11dB,功耗11mW。     

北斗导航接收机LNA的设计与仿真

为了实现北斗卫星导航接收机射频前端的研制,根据接收机射频模块系统指标要求,包括增益、噪声系数、灵敏度等关键指标要求,提出一种基于ATF54143的LNA设计方案,采用两级结构,源极传输线负反馈稳定技术,实现输入最佳噪声匹配,输出共轭匹配设计,并用ADS软件进行仿真,得到增益32dB,噪声系数0.45dB,输入驻波比1.5。