2.8～8.5 GHz全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器设计

为了在不增加功耗的前提下提高低噪声放大器的增益,本文通过引入电流复用技术,并将偏置管兼作放大管,设计出一款全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器。采用TSMC公司的0.18μm CMOS工艺和Cadence软件对本低噪声放大器电路进行前仿真和后仿真。仿真结果表明,在1.5V的电压供电下,整个电路的功耗(power consumption,PD)为11.7mW,在2.8~8.5GHz的频段内,噪声系数(noise figure,NF)为3.05~4.1dB,正向增益(S21)为18.2~19.9dB,输入回波损耗(S11)、输出回波损耗(S22)均小于-10dB,群延迟为130~320ps,在6GHz处,三阶交调点IIP3为-12.16dBm,达到了设计目标。该低噪声放大器具有高增益低功耗的特点,可用于对增益和功耗要求都较高的接收机中。     

一种高线性的CMOS低噪声放大器结构

采用TSMC0.35μmCMOS工艺,设计了一个5.7 GHz可用于无线局域网的低噪声放大器,电路在采用单端共源共栅结构的基础上为改善线性度而引进低频陷波网络(Low-frequency-trap Net-work),用ADS软件仿真与优化.仿真结果表明,在电源电压1.5 V情况下,噪声系数NF为1.22 dB,输入反射系数S 11为-15 dB,反向隔离性能S12为-32.9 dB,增益S21为17.8 dB,三阶交截点IIP3为 12.7 dBm,功耗为8 mW.     

一种有源自偏置的Ku波段CMOS低噪声放大器

基于源简并电感共源共栅结构,设计了1种有源自偏置低噪声放大器,既可消除偏置电路功耗,又能克服无源自偏置噪声较高的缺点;另外利用键合线作为高Q值电感元件,进一步降低噪声系数并减小芯片面积.所设计低噪声放大器采用TSMC 0.18μm CMOS工艺进行优化设计并流水制备.仿真结果表明,在12-16GHz频段内,噪声系数NF低于3.2 d B,输入3阶交调点IIP3为1.573 d Bm.研制芯片面积为540μm×360μm,在1.8 V电压下,消耗16 m A电流.结果表明芯片测试实现在12.2-15.5 GHz频段上,输入输出反射性能良好,正向增益S_(21)6 d B,反向隔离度S_(12)-32.5 d B.     

超高频RFID读卡器接收前端低噪声放大器设计

基于0.5 μm CMOS工艺设计了一种应用于超高频段射频识别系统读卡器接收前端的低噪声放大器.该电路采用带有源极退化的单端共源共栅结构,借助Cadence仿真环境完成了电路的仿真分析.仿真结果表明,在中心工作频率922.5 MHz上,电路具有良好的性能,各指标分别为:噪声系数(NF)0.828 4 dB,输出增益(S21)23.37 dB,输入反射系数(S11)-36.65 dB.输出反射系数(S22)-58.03 dB,反相隔离(S12)-44.79 dB,三阶交调点(IIP3)-13.157 2 dBm.     

作为世界文学研究的美国华裔英语文学批评

在传统共栅放大器结构基础上,基于0.18 μm CMOS工艺,提出一种带多重反馈环路技术的0.8~5.2 GHz宽带低噪声放大器(LNA). 该电路采用的负反馈结构在改善噪声系数和输入阻抗匹配的同时并不需要消耗额外的功耗;采用的双重正反馈结构增加了输入级MOS管跨导设计的灵活性,并可通过输出负载阻抗反过来控制输入阻抗匹配,使得提出的LNA在宽频率范围内实现功率增益、输入阻抗与噪声系数的同时优化. 后版图仿真结果显示,在0.8~5.2 GHz频段内,该宽带LNA的功率增益范围为12.0~14.5 dB,输入反射系数S11为-8.0~-17.6 dB,输出反射系数S22为-10.0~-32.4 dB,反向传输系数S12小于-45.6 dB,噪声系数NF为3.7~4.1 dB. 在3 GHz时的输入三阶交调点IIP3为-4.0 dBm. 芯片在1.5 V电源电压下,消耗的功率仅为9.0 mW,芯片总面积为0.7 mm×0.8 mm.     

基于多重反馈环路技术的0.8～5.2GHz CMOS宽带LNA设计

在传统共栅放大器结构基础上,基于0.18μm CMOS工艺,提出一种带多重反馈环路技术的0.8~5.2GHz宽带低噪声放大器(LNA).该电路采用的负反馈结构在改善噪声系数和输入阻抗匹配的同时并不需要消耗额外的功耗;采用的双重正反馈结构增加了输入级MOS管跨导设计的灵活性,并可通过输出负载阻抗反过来控制输入阻抗匹配,使得提出的LNA在宽频率范围内实现功率增益、输入阻抗与噪声系数的同时优化.后版图仿真结果显示,在0.8~5.2GHz频段内,该宽带LNA的功率增益范围为12.0~14.5dB,输入反射系数S_(11)为-8.0~-17.6dB,输出反射系数S_(22)为-10.0~-32.4dB,反向传输系数S12小于-45.6dB,噪声系数NF为3.7~4.1dB.在3GHz时的输入三阶交调点IIP3为-4.0dBm.芯片在1.5V电源电压下,消耗的功率仅为9.0mW,芯片总面积为0.7mm×0.8mm.     

2.45GHz单级低噪声放大器的设计

设计了一种基于高电子迁移率晶体管ATF54143的单级低噪声放大器,采用ADS软件进行了设计优化。仿真结果表明在2.45 GHz处噪声系数小于1.5 d B,增益大于16.4 d B,稳定系数大于1.1,输入与输出的电压驻波比都小于1.1。在仿真基础上进行了实物加工,实测结果在2.45 GHz处|S21|为8.3 d B,|S11|和|S22|最小值分别为-13.5 d B,-17.2 d B,1 d B压缩点的输出功率约为10 d Bm。该放大器可应用于S波段的无线局域网,射频识别和北斗导航系统等领域。     

带有源巴伦的CMOS宽带低噪声放大器设计

设计了一种400～800 MHz带有源巴伦的低噪声放大器(balun-LNA).电路输入级采用共栅结构实现宽带匹配,输出端使用共源漏技术来实现巴伦功能,将单端输入信号转变为差分输出信号,利用参数优化设计来降低噪声性能.电路采用TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺仿真,结果表明:在400～800 MHz工作频段内,balun-LNA的输入反射系数小于-12 dB,噪声系数为3.5～4.1 dB,电压增益为18.7～20.5 dB,在3.3V电压下功耗约为17.8 mW.     

抗干扰高线性射频前端设计

为抑制干扰和提高电路的线性,采用0.13μm RF CMOS工艺设计了一款无需声表滤波器的射频前端电路系统.该设计采用一种新的带干扰消除环路可变增益低噪声跨导放大器、25%占空比本振信号的无源混频器和互阻放大器架构来实现抗干扰、低噪声、高线性的射频前端.流片和测试结果表明:该电路抑制带外强干扰达20 d B以上,在2.4 GHz可实现44.98 d B增益和2.03 d B噪声系数,同时获得-7 d Bm的输入三阶互调截点和+72 d Bm的输入二阶互调截点,实现了无需声表滤波器和抗干扰特性;整个射频前端供电电压为1.2 V,功耗为36 m A.     

2.4 GHz CMOS低噪声放大器设计

本文采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了两款可工作在2.4GHz频率上的窄带低噪声放大器(LNA)。两款LNA的电路结构分别为Cascode电路结构应用电流复用技术,以及应用正体偏置效应的折叠Cascode结构。所设计的两款窄带LNA的仿真结果表明,在2.4 GHz工作频率上,Cascode结构LNA在1.5V供电电压下电路功耗为4.9mW,增益为23.5dB,输入输出反射系数分别为-16.9dB与-16.3dB,噪声系数为0.72dB且IIP3为3.12dBm;折叠Cascode结构LNA可在0.5V供电电压下工作,功耗为1.83mW,增益为23.8dB,输入输出反射系数分别为-28.2dB与-24.8dB,噪声系数为0.62dB且IIP3为-7.65dBm,适用于低电压低功耗应用。