CMOS低功耗超寬帶低噪聲放大器的研究與設計.pdf

1、近年來，隨著市場對寬帶通信技術的需求不斷增長，超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)技術迅速發(fā)展成為一種新型無線通信技術。超寬帶技術具有高速率、大容量、低功耗和低成本的特性，在學術界和工業(yè)界受到極大的重視。因此，研究并提高超寬帶射頻通信電路性能，對寬帶無線通信技術的發(fā)展具有重要的意義。
　　本論文主要研究低功耗超寬帶低噪聲放大器(Low Noise Amplifier，LNA)。首先細致地分析低噪聲放大器的設計理論，然后

2、對低噪聲放大器常用的設計技術進行分析;最后基于臺積電1P6M180nm RF CMOS工藝，設計了兩款低功耗超寬帶低噪聲放大器。本文主要的創(chuàng)新工作可概括如下:
　　(1)本文設計了一款低壓低功耗超寬帶低噪聲放大器。該低噪聲放大器分為三級，第一級為共柵(Common Gate，CG)輸入匹配級，完成寬頻段范圍內的輸入匹配。第二級為放大級，采用改進型共源(Common Source，CS)結構，通過在共源級的輸出端口處加入電感，引入一

3、個復數(shù)極點，提高低噪聲放大器的帶寬。這種改進型共源結構取代了原來的共源共柵結構，使電路能夠在低壓下工作。第三級為輸出緩沖級，完成輸出匹配。為了進一步降低低噪聲放大器的工作電壓，該低噪聲放大器使用了襯底偏置技術。在Cadence軟件下對低噪聲放大器進行后仿真，后仿真結果表明:LNA的工作頻率為2.1-6.2GHz，在0.6V的電源電壓下，噪聲系數(shù)為3.22-4.04dB，增益為17.13±0.8dB，功耗僅有4.43mW，S11、S22均

4、小于-10dB，完成了良好的輸入、輸出匹配。
　　(2)本文設計了一款高增益低功耗超寬帶低噪聲放大器。第一級為電阻并聯(lián)反饋輸入級，完成寬頻段范圍內的輸入匹配。第二級為放大級，由共源放大器和偏置電路共同組成，電路采用電流復用技術，并利用偏置電路在提供偏置的同時實現(xiàn)電路增益的提高。第三級為輸出緩沖級，用來實現(xiàn)輸出匹配。這種低噪聲放大器結構利用偏置電路的電流實現(xiàn)增益的提高，節(jié)約了電路的電流，完成了電路的高增益、低功耗設計。在Cadenc