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。     

一种2.4 GHz低功耗可变增益低噪声放大器

设计了一种工作频率为2.4 GHz的低功耗可变增益低噪声放大器。针对不同的增益模式,采用不同的设计方法来满足不同的性能要求。在高增益模式下,通过理论分析,提出了一种新的定功耗约束条件下的噪声优化方法,考虑了栅匹配电感的损耗和输入端口的各种寄生效应,给出了简明而有效的设计公式和设计过程。在低增益模式下,提出了一种改进线性度的方法。采用TSMC 0.18 μm CMOS RF工艺进行了设计。后仿真结果表明,在功耗为1.8 mW时,最高增益为35 dB,对应的噪声系数为1.96 dB;最低增益为5 dB,对应的输入3阶交调点为3.2 dBm。     

一种新型的高增益超宽带低噪声放大器

文中提出了一种采用增益提高技术的超宽带低噪声放大器(LNA)。为了通过提高电路的输出阻抗,进而实现改善电路增益的目的,该LNA包含了两级共射共基放大器电路,并在共基晶体管基极引入电感。基于0.13μm SiGe BiCMOS工艺对其进行设计,实现了超宽的31GHz~42GHz的工作频率,增益为20.1dB~30.7dB,噪声系数为1.19dB~1.31dB,并且在1.8V单电源电压供电情况下,消耗的功耗为13.2mW。     

用于ZigBee的2.4GHz低功耗双增益低噪声放大器

This paper presents a fully differential dual gain low noise amplifier（DGLNA） for low power 2.45-GHz ZigBee/IEEE 802.15.4 applications.The effect of input parasitics on the inductively degenerated cascode LNA is analyzed.Circuit design details within the guidelines of the analysis are presented.The chip was implemented in SMIC 0.18-μm 1P6M RF/mixed signal CMOS process.The DGLNA achieves a maximum gain of 8 dB and a minimum gain of 1 dB with good input return loss.In high gain mode, the measured noise figure（NF） is 2.3-3 dB in the whole 2.45-GHz ISM band.The measured 1-dB compression point, IIP3 and IIP2 is-9, 1 and 33 dBm, respectively.The DGLNA consumes 2 mA of current from a 1.8 V power supply.     

一种应用于脉冲超宽带接收机的高增益LNA

基于SMIC 0.13 μm CMOS工艺,设计了一种应用于脉冲超宽带无线通信系统接收机的高增益低噪声放大器(LNA)。该LNA工作在6~9 GHz频段,单端输入,差分输出,采用电容交叉耦合与电流复用技术提高了增益,实现了低功耗性能。仿真结果表明,LNA电路工作在7.5 GHz中心频率时,增益高达46 dB,噪声系数为3.05 dB,输入端回波损耗为－12.5 dB,输出端回波损耗为－16.7 dB,在1.2 V电源供电下的核心消耗功耗为16 mW,核心电路面积仅为0.5 mm²。     

一种低噪声,高增益放大器的设计

适合于不同应用场合的放大器种类很多,设计的侧重点不同。本文针对通信系统、信号检测中广泛应用的低噪声、高增益放大器,扼要地阐述这类放大器的设计方法,并给出设计实例。     

一种低功耗双频段低噪声放大器

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计并实现了一种双频段低噪声放大器(DB-LNA)。在输入级中,采用了2个LC并联谐振网络串联结构,结合PMOS管的源极负反馈电感,实现了DB-LNA在双频段的输入阻抗匹配。在放大级中,采用CMOS互补共源放大结构和电流复用技术,在提高系统增益的同时,实现了DB-LNA的低功耗。在输出级中,采用NMOS晶体管作电流源的源跟随器,对信号电压进行缓冲,实现了输出阻抗匹配。利用ADS进行仿真验证,结果表明,该低噪声放大器在1.9 GHz和2.4 GHz 2个工作频段下,其增益(S₂₁)分别为26.69 dB和20.12 dB;输入回波损耗(S₁₁)分别为-15.45 dB和-15.38 dB;输出回波损耗(S₂₂)分别为-16.73 dB和-20.63 dB;噪声系数(NF)分别为2.02 dB和1.77 dB;在3.5 V的工作电压下,静态功耗仅有9.24 mW。     

高增益超宽带低噪声放大器设计研究

设计了一种适用于3.1～ 5 GHz的超宽带(UWB)低噪声放大器(LNA).该LNA具有平展高增益特性.设计采用两级结构,每一级采用不同的谐振负载,第一级谐振频率为3.1 GHz,第二级为5 GHz,进而产生平展高增益.设计中,采用前馈技术消除输入MOS管的沟道热噪声.电路采用65 nm CMOS工艺实现.测试结果表明,该LNA增益高达21.3 dB,功耗仅为8 mW.     

一种SiGe D波段高增益低噪声放大器

基于IHP 0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种工作于D波段的高增益低噪声放大器。该放大器由两级Cascode 结构和一级共发射极结构组成。利用发射极退化电感来同时实现噪声抑制和功率匹配,利用微带线进行输入输出匹配和级间匹配,采用增益提升技术来提高前两级Cascode结构的增益。仿真结果表明,该放大器在中心频率140 GHz处实现了32 dB的增益,在125~148 GHz范围内均达到30 dB以上的增益,在相同频率范围内实现了小于6 dB的噪声系数,直流功耗仅为26 mW,芯片尺寸为610 μm×340 μm。该放大器具有低噪声和高增益的特点。     

一种无电感超宽带低噪声放大器的设计

基于Jazz 0.35 μm SiGe工艺,设计了一款工作在3～10 GHz频带范围内的超宽带低噪声放大器.该放大器采用电阻负反馈结构,并在发射极并联电容,以补偿晶体管高频增益的下降.仿真结果显示,在整个工作频带内,放大器的增益在22.3 dB以上,平坦度保持在1 dB以内,噪声系数在3.7 dB到4.6 dB之间,输入输出反射系数(S_(11)及S_(22))均在-12 dB以下.整个设计最大的优点是没有用到片上电感,使得芯片面积大大缩小,对于商业应用具有极大的吸引力.     

3.1～5.2GHz超宽带可变增益低噪声放大器设计

低噪声放大器是超宽带接收机系统中最重要的模块之一,设计了一种可应用于3.1～5.2GHz频段超宽带可变增益低噪声放大器。电路输入级采用共栅结构实现超宽带输入匹配,并引入电流舵结构实现了放大器的可变增益。仿真基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺。结果表明,在全频段电路的最大功率增益为10.5dB,增益平坦度小于0.5dB,噪声系数小于5dB,输入反射系数低于-15dB,在1.8V电源电压下,功耗为9mW。因此,该电路能够在低功耗超宽带射频接收机系统中应用。     

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.     

高增益K波段MMIC低噪声放大器

基于0.25μm PHEMT工艺,给出了两个高增益K波段低噪声放大器.放大器设计中采用了三级级联增加栅宽的电路结构,通过前级源极反馈电感的恰当选取获得较高的增益和较低的噪声;采用直流偏置上加阻容网络,用来消除低频增益和振荡;三级电路通过电阻共用一组正负电源,使用方便,且电路性能较好,输入输出驻波比小于2.0;功率增益达24dB;噪声系数小于3.5dB.两个放大器都有较高的动态范围和较小的面积,放大器1dB压缩点输出功率大于15dBm;芯片尺寸为1mm×2mm×0.1mm.该放大器可以应用在24GHz汽车雷达前端和26.5GHz本地多点通信系统中.     

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...     

高增益K波段MMIC低噪声放大器

基于0.25μm PHEMT工艺,给出了两个高增益K波段低噪声放大器.放大器设计中采用了三级级联增加栅宽的电路结构,通过前级源极反馈电感的恰当选取获得较高的增益和较低的噪声;采用直流偏置上加阻容网络,用来消除低频增益和振荡;三级电路通过电阻共用一组正负电源,使用方便,且电路性能较好,输入输出驻波比小于2.0;功率增益达24dB;噪声系数小于3.5dB.两个放大器都有较高的动态范围和较小的面积,放大器1dB压缩点输出功率大于15dBm;芯片尺寸为1mm×2mm×0.1mm.该放大器可以应用在24GHz汽车雷达前端和26.5GHz本地多点通信系统中.     

低功耗高增益CMOS LNA的设计

设计了一种完全可以单片集成的低功耗高增益CMOS低噪声放大器(LNA).所有电感都采用片上螺旋电感,并实现了片上50 Ω的输入阻抗匹配.文中设计的放大器采用TSMC0.18 μmCMOS工艺,用HSPICE模拟软件对其进行了仿真,并进行了流片测试.结果表明,所设计的低噪声放大器结构简单,极限尺寸为0.18 μm,当中心频率fo为2.4 GHz、电源电压VDD为1.8 V时其功率增益S21为16.5 dB,但功耗Pd只有2.9 mW,噪声系数NF为2.4 dB,反向隔离度S12为-58 dB.由此验证了所设计的CMOS RF放大器可以在满足低噪声、低功耗、高增益的前提下向100 nm级的研发方向发展.     

全单片高增益低噪声放大器

单片低噪声放大器由于体积小、重量轻、可靠性高 ,已广泛地用于卫星通信和电子系统。放大器的噪声和功率增益是接收机灵敏度的决定因素 ,因此在设计放大器时 ,首先要考虑这两个指标。但由于条件限制 ,工艺的偏差和元器件模型的不准确给设计和制造全单片低噪声放大器带来了困难。针对这些问题 ,采取了一些措施。电路设计前进行了大量准备 ,如小信号模型的建立 ,S参数和噪声参数的提取等。电路设计中针对 Ga As Foundry的实际情况 ,运用了 CAD技术 ,研制出了全单片高增益低噪声放大器。放大器由 4级级联而成 ,所有电路元器件 (包括直流偏置…     

一种低功耗宽带低噪声放大器

设计了一种应用于无线传感网的低功耗宽带低噪声放大器。通过使用电容交叉耦合的共栅放大器结构来提高增益,同时实现宽带输入阻抗匹配。运用PMOS和NMOS层叠结构实现电流复用,降低了功耗。该低噪声放大器采用0.18 μm SMIC CMOS工艺设计。后仿真结果表明,该放大器在1.8 V电源供电下的功耗仅为0.712 mW,在3 dB带宽0.043~1.493 GHz范围内的峰值增益为20.44 dB,最小噪声系数为4.024 dB,输入3阶交调点为-3.73 dBm。     

一种高增益低功耗CMOS LNA设计

采用TSMC0.18μmCMOS工艺,利用ADS2008软件仿真,设计了一种高增益的CMOS低噪声放大器。与传统的共源共栅结构相比,该电路在晶体管M3的栅源极处并入电容C1,以增加系统抗干扰能力;并在级间引入一并联电感和电容与寄生电容谐振,以提高增益。仿真结果表明,在2.4 GHz工作频率下,该电路的增益大于20 dB,噪声系数小于1 dB,工作电压为1.5 V,功耗小于5 mW,且输入输出阻抗匹配良好。     

高增益自偏S波段MMIC低噪声放大器

报道了具有高增益自偏结构的低噪声S波段MMIC宽带低噪声高增益放大器．该放大器是采用国际先进的0.25μm PHEMT工艺技术加工而成．电路设计采用了两级级联负反馈结构,并采用电阻自偏压技术,单电源供电,使用方便,可靠性高,一致性好．MMIC芯片测试指标如下：在1.9～4.2GHz频率范围内,输入输出驻波小于2.0,线性功率增益达30dB,带内增益平坦度为±0.7dB,噪声系数小于2.7dB．芯片尺寸：1mm×2mm×0.1mm．这是国内报道的增益最高,芯片面积最小的S波段放大器．