基于0.13μm CMOS技术的超宽带低噪放大器设计

针对信号频段为3.1～10.6GHz的超宽带系统射频前端,提出一种基于0.13μm CMOS技术的低噪声放大器设计与实现.该放大器采用两级结构,通过第一级单端型电阻反馈和第二级单端转差分型电压缓冲器的级联设计,在获得足够的信号功率增益的同时,能够实现超宽带范围内的输入匹配.整体电路仿真结果表明:在3.1～10.6GHz的工作频段,电压增益为23.2dB,输入回波损耗小于-13dB.在6GHz时噪声系数最小值为2.4dB,最大值为2.7dB,输入三阶交调截取点(IIP3)为-11.9dBm.在1.2V电源电压下,该低噪声放大器功耗为12.2mW,芯片面积为0.32mm2.     

CMOS 3～5GHz超宽带低噪声放大器的设计

设计了一个应用于超宽带(UWB)系统的3~5 GHz超宽带低噪声放大器.电路由二阶切比雪夫滤波器,电阻并联反馈,两级共源共栅结构,源级跟随器组成.低噪声放大器采用0.18 mCMOS工艺进行设计,利用ADS 2006 A进行仿真.结果表明,低噪声放大器在3~5 GHz带宽范围内噪声系数(NF)小于2dB,功率增益在23.9~24.8 dB之间,输入端口反射系数小于-10dB,输出端口反射系数小于-15dB,IIP3为-11dBm在1.8 V的电源电压下,核心电路功耗为10 mW.     

适用于802.11a的低噪声放大器设计

为实现802.11a接收单元,设计一款适用于802.11a协议具有镜像抑制功能的低噪声放大器(LNA).电路采用源简并结构,对有源陷波滤波器加以优化,可极大地减小了滤波网络的功耗和芯片面积,提高镜像抑制比,替代传统超外差接收机片外实现滤波器方式.电路采用Jazz 0.18μm SiGe BiCMOS进行工艺仿真,结果表明:在5.15~5.35GHz的工作频段和3.5~3.7GHz镜像频段下,电路可以实现18.52dB的功率增益,小于-13dB的反射系数,3.1~3.4dB的噪声系数和33.75dB的镜频抑制比;5.2GHz频率下的输入3阶交调点为-9.58dBm,电源电压为1.8V,总功耗为13mW,有源滤波器功耗仅为0.57mW.     

应用于北斗接收机的低噪声放大器设计

该文采用电容交叉耦合技术,设计了基于SMIC0.18μm CMOS工艺的应用于北斗二号接收机全差分低噪声放大器,中心频率为1 561.098MHz。仿真结果表明：该低噪放的噪声系数为2.045dB,功率增益S21为19.684dB,输入反射系数S11和输出反射系数S22分别小于-13dB和-40dB,反向隔离S12小于-40dB,线性度IIP3大于-5.5dBm,在1.8V电压下的总功耗为16mW。     

52 GHz平衡式二倍频器设计

为获得高频信号源,采用0.13 μm 的锗硅双极结型晶体管和互补金属氧化物半导体工艺设计并实现了一种高效率和高基频抑制的52 GHz平衡式二倍频器。二倍频器采用了差分共射-共基结构,且在输入端采用了一个单端转差分的巴伦,并利用二次谐波反射器减小反馈到输入的二次谐波对输出信号的影响,有效地提高了二次谐波输出功率。探针台测试结果表明,巴伦在2026.5 GHz范围内的插入损耗约为1 dB,且当二倍频器输入26 GHz信号,功率为0.5 dBm时,输出的52 GHz信号功率达到2.3 dBm,相应的基频抑制达到34 dBc,直流功耗约为21.8 mW,相应的功率附加效率为2.5%。这种二倍频器在达到高输出功率和高基波抑制的同时保持了较低的功耗。     

GPS/BDS接收机射频前端LNA的设计

基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺采用共源共栅结构设计了一款低噪声放大器(low-noise amplifier,LNA),用于接收GPS L1频段信号和BDS B1频段信号的导航接收机中。通过合理选择器件参数,减小了系统噪声性能并提高了系统的线性度。利用Cadence软件中Spectre对电路进行仿真。结果表明,LNA在1.8V电源电压下,功耗仅为3.78mW。功率增益为13.29dB,输入输出回波损耗均小于-20dB,反向隔离度S12为-49.21dB,噪声系数(noise figure,NF)为0.46dB,输入1dB压缩点为-12.20dBm,三阶交调点为-6.62dBm。     

基于IEEE802.11a全集成低噪声放大器的设计

针对传统的宽带LNA普遍存在噪声系数大、芯片面积相对较大等不足,采用0.18 μm CMOS工艺设计了一种基于IEEF802.11a的全集成低噪声放大器(LNA),选用源级电感负反馈电路,实现了良好的输入匹配.调整偏置电压和MOS管的宽长比进行了噪声优化.后仿真结果表明,在5.15～5.825 GHz的频带范围内,增益S21大于16.03 dB,增益平坦度为1.51 dB,最大噪声系数和输入三阶截点分别为2.565 dB、-2.15 dBm.采用1.8V电源供电,电路总功耗约为13.29mW.     

3～6GHz SiGe HBT Cascode低噪声放大器的设计

基于Jazz 0.35μm SiGe工艺设计一款满足UWB和IEEE802.11a标准的低噪声放大器.采用并联电感峰化技术与Cascode结构来展宽带宽;完成了芯片版图的设计,芯片面积为1.16 mm×0.78 mm;在带宽为3～6 GHz范围内,最大增益为26.9 dB,增益平坦度为±0.9 dB.放大器的输入输出匹配良好,其回波损耗S11和S22均小于-10dB,输入与输出驻波比小于1.5,1 dB压缩点为-22.9 dBm.在整个频段内,放大器无条件稳定.     

20~26 GHz硅基氮化镓可变增益低噪声放大器

基于100 nm硅基氮化镓(GaN)工艺,本文设计并实现了一款工作频段为20～26 GHz且增益平坦的可变增益低噪声放大器(VGLNA).该放大器采用三级共源级级联来实现高增益,并通过调节第二、第三级的栅极偏置实现增益控制.测试结果表明,该放大器在工作频段内实现了超过20 dB的增益可变范围和±1.5 dB的增益平坦度,在增益可变范围内功耗为126 mW至413 mW.在最大增益状态下,该放大器在整个频段内可实现大于20 dB的小信号增益且噪声系数(NF)为2.95 dB至3.5 dB,平均输出1dB压缩点(OP1dB)约为14.5 dBm.该芯片的面积为2 mm~2.     

基于线性度提高和噪声抵消的低噪声放大器设计

基于IM3谐波分量抵消和噪声抵消技术,本文设计了一种两级差分低噪声放大器（LNA）电路。第一级采用跨导提高交叉耦合推拉式放大器以实现输入匹配和噪声的降低,第二级电路同时抵消了第一级电路中的IM3谐波分量和晶体管的热噪声。基于标准的0.13μm CMOS工艺对其进行设计仿真,结果表明该LNA在5.8 GHz频率下,噪声系数为1.2 dB,增益为16.7 dB,线性度输入三阶截止点IIP3高达9 dBm,同时输入输出匹配良好。     

CMOS低噪声放大器Miller效应分析与噪声优化

根据反馈分解理论将晶体管栅漏电容分解等效到放大器输入输出两端,研究了栅漏电容对低噪声放大器(LNA)输入阻抗和噪声系数的影响.基于分析结果对阻抗及噪声公式进行了修正,提出功耗约束条件下的LNA噪声优化方法.设计的2.4 GHz LNA基于中芯国际(SMIC) 0.18 μm RF CMOS工艺,版图后仿结果表明：在1.2 V的工作电压下,该低噪声放大器直流功耗仅为2.4 mW,噪声系数为1.0 dB,功率增益为16.3 dB,输入输出反射损耗均小于-22 dB,三阶互调点IIP3为-3.2 dBm.相比已有的设计,根据修正公式设计的LNA在功耗、输入阻抗匹配、噪声系数等性能指标上有较大的改善.     

兼容5G毫米波n257和n258频段的氮化镓低噪声放大器设计研究

基于100 nm的氮化镓(Gallium Nitride, GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor, HEMT)工艺设计了一款毫米波低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)单片式微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC)芯片。该款低噪声放大器采用三级级联的拓扑结构,对带宽、噪声和增益进行了联合优化设计。测试结果显示,工作频率范围覆盖24～30 GHz,可兼顾5G毫米波n257(26.5～29.5 GHz)和n258(24.25～27.5 GHz)频段,噪声系数可达到2.4～2.5 d B的水平,小信号增益在21.1～24.1 d B之间,输出1 d B功率压缩点大于14.4 d Bm的水平。     

应用于802.11a的5.8 GHz CMOS LNA设计

采用0.18μmCMOS工艺设计应用于802.11aWLAN的5.8GHzLNA.,给出了采用ADS的模拟结果:在中心频率5.8 G Hz处,LNA功率增益为16.97dB,阻抗匹配系数S11小于-18dB,噪声系数(NF)为2.3dBm,输入1dB压缩点为-23.33dBm.输出1dB压缩点为-7.361dBm,功耗小于15mW.     

基于噪声抵消的有源匹配SiGe HBT低噪声放大器设计

基于Jazz 0.35μm SiGe工艺,设计了一种满足2G、3G和WIMAX标准的有源匹配SiGe HBT低噪声放大器.利用共基极晶体管输入阻抗小和共集电极晶体管输出阻抗较小的特点,通过选取晶体管的结构和偏置电流,实现了输入、输出有源阻抗匹配.由于未采用占芯片面积大的电感,减少了芯片面积,芯片面积(含焊盘)仅为0.33mm×0.31 mm;由于共基极晶体管的噪声系数比共射极晶体管的噪声系数高,采用噪声抵消结构减少了其引入噪声.低噪声放大器在(0.6～3)GHz工作频带内,增益为17.8～19.2 dB,增益平坦度为±0.7 dB;有源输入、输出匹配良好;在整个频段内,无条件稳定.     

基于负反馈和有源偏置的宽带低噪放设计

提出一种基于改进型负反馈电路的宽带低噪声放大器.放大器芯片采用0.25 μm GaAs pHEMT工艺设计和SiP技术封装.通过调节封装内芯片外围负反馈电路实现增益平坦度优化,将低噪放工作频带拓展至0.5~2.5 GHz,可有效覆盖GSM、TD-SCDMA、WCDMA、GPS等多个应用频段.片内的稳压及温度补偿有源偏置电路可对供电电压波动及环境温度变化进行有效补偿,以适应复杂工作环境.经测试,低噪声放大器的供电电压为3.3 V,功耗为40 mW,工作频率为0.5~2.5 GHz,带宽高达5个倍频程,带内增益约为14 dB,增益平坦度≤1 dB,噪声系数≤1.3 dB,输入输出回波损耗≤-10 dB,输入三阶交调点≥1 dBm,封装后尺寸为3 mm×3 mm×1 mm.     

一种增益可多重调节的低功耗双频段低噪声放大器

为了同时满足无限局域网(wireless local area network,WLAN)和新一代无限保真(wireless fidelity,WIFI)无线通信标准,设计实现了一款增益可多重调节的低功耗双频段低噪声放大器(dual-band low noise amplifier with multiple gain-tunability,MGT-DBLNA).输入级采用串-并联谐振滤波网络以实现双频段输入匹配.放大级采用可调谐的有源电感作负载和偏置电压可变的电流复用结构,一方面,可通过调节有源电感的外部偏压和偏置电路的电压2种不同方式,对MGT-DBLNA的增益进行单独或联合调节,另一方面降低了功耗.输出级采用由电流镜以及共集电极放大器构成的可控缓冲器,可实现增益的进一步调节.基于WIN 0.2μm Ga As HBT工艺库进行验证,结果表明:在不同工作频率2.4、5.2 GHz下,MGT-DBLNA的增益(S21)可分别在3.9~12.3 d B、12.6~20.2 d B范围内调节;输入回波损耗(S_(11))与输出回波损耗(S_(22))均小于-10.0 d B;噪声系数(noisefigure,NF)小于3.4 d B;在5.0 V的工作电压下,静态功耗小于20.0 m W.所提出的MGT-DBLNA不仅实现了增益的大范围调节,同时也降低了功耗.     

毫米波二倍频器的研究与设计

利用砷化镓场效应管器件的非线性特性设计了一个单端毫米波段二倍频器,输入频率为27次谐波抑制大于25 dB。芯片总面积（含pad）为1．068 mm ＆#215;0．495 mm。