一种130~150 GHz毫米波低噪声放大器

基于65 nm CMOS工艺,设计了一种工作于130~150 GHz的毫米波低噪声放大器(LNA),它采用五级级联共源组态的拓扑结构。第一级电路采用最小噪声匹配,保证了放大器的噪声性能。后级电路采用最大增益匹配,保证电路具有较高的增益。对无源器件进行了结构优化,电感的品质因数在140 GHz处达到15以上。仿真结果表明,在1.2 V电源电压、0.45 V栅极偏置电压下,该LNA的直流功耗为54.1 mW。在130~150 GHz频带内,噪声系数小于7.5 dB,增益大于18 dB。芯片尺寸为0.5 mm×0.3 mm。该LNA有望被应用于D波段接收系统中。     

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。     

一种0.5~9.2 GHz超宽带低噪声放大器设计

基于0.18 μm CMOS工艺,设计了一种应用于10 GHz以下无线通信频段的两级超宽带低噪声放大器(LNA)。第一级在互补共源级的基础上通过引入电阻反馈、电感峰化技术和伪电阻结构,在拓展带宽和提高增益的同时降低了噪声。第二级在共源放大的基础上通过电感峰化技术、增益辅助级和缓冲级的使用,提高了电路的增益并改善了输出宽带匹配特性。仿真结果表明,在0.5~9.2 GHz频率范围内,电路增益为14.2±0.2 dB,噪声系数(NF)小于3.97 dB,整体功耗为12.9 mW。     

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。     

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.     

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.     

一种3.1~10.6GHz超宽带低噪声放大器设计

设计了一种基于TSMC 0.13μm CMOS工艺,用于3.1～10.6GHz带宽的CMOS低噪声放大器。输入级采用共栅极结构,在宽频带内能较好地完成输入匹配。放大级采用共源共栅结构,为整个电路提供合适的增益。输出则采用源极输出器来进行输出匹配。使用ADS2006软件进行设计、优化和仿真。仿真结果显示,在3.1GHz～10.6GHz带宽内,放大器的电源电压在1.2V时,噪声系数低于2.5dB,增益为20.5dB,整个电路功耗为8mW。     

一种0.13 μm CMOS K波段宽带功率放大器

基于0.13 μm CMOS工艺,采用多频点叠加的方式,设计了一种K波段宽带功率放大器。输入级采用晶体管源极感性退化方式,实现了宽带输入匹配。驱动级采用自偏置共源共栅放大器,为电路提供了较高的增益。输出级采用共源极放大器,保证电路具有较高的输出功率。后仿真结果表明,在26 GHz处,该功率放大器的增益为22 dB,－3 dB带宽覆盖范围为22.5~30.5 GHz,输出功率1 dB压缩点为8.51 dBm,饱和输出功率为11.6 dBm,峰值附加功率效率为18.7%。     

一种可切换的双频段CMOS低噪声放大器

基于0.18μm RF CMOS工艺,设计了一种可切换的双频段CMOS低噪声放大器,其输入输出均匹配到50Ω。加入封装、ESD电路和PAD模型,采用Cadence Spectre RF进行仿真。结果显示,在1.8 V工作电压下,1.575 GHz输入时,LNA的噪声系数、功率增益和偏置电流分别为0.9 dB、18.2 dB和5.7 mA;1.2 GHz输入时,LNA的噪声系数、功率增益和偏置电流分别为0.8dB、16.8 dB和5.3 mA。