射频前端低噪声放大器设计研究

随着无线通信的迅猛发展,提高了对射频技术的要求。针对射频前端的低噪声放大器设计进行了研究和分析,并且利用计算机软件进行仿真和分析。     

5.8GHz CMOS全集成低噪声放大器设计

针对目前在LNA设计中存在需要在任意给定的功耗条件下噪声和输入阻抗同步匹配的问题,本文采用TSMC0.18μm RF工艺,通过利用共源共栅结构和功耗受限下噪声和阻抗同步匹配技术(PCSNIM),提出了一个可支持IEEE802.11a无线局域网(WLAN)标准的5.8GHz CMOS低噪声放大器,在中心频率处所提出的低噪放大器的噪声系数(NF)只有0.972dB。仿真结果表明:在1.8V供电电压下LNA的功耗为6.4mW,增益可达17.04dB,输入1dB压缩点(P1dB)约为-21.22dBm,同时具有良好的输入输出匹配特性。     

X波段低噪声放大器设计

从获取最小噪声系数角度来进行电路设计,采用Avago公司的0.2um GaAs pHEMT工艺芯片(T=18GHz),设计了工作于X波段(9-11GHz)的两级宽带低噪声放大器。测试结果为:在9-11GHz,噪声系数小于1.15dB,最小噪声系数在9.8GHz为1.015dB,功率增益在所需频段9-11GHz大于24dB,输入和输出回波损耗均小于-10dB。     

1．8GHz基站前端射频低噪声放大器的仿真与实现

介绍了一种1．8GHz基站前端射频低噪声放大器（LNA）的设计方法，采用Agient公司的仿真软件ADS对其进行了仿真和优化，同时完成了实物加工和测试．测试结果表明，采用本方案设计的LNA增益约为12.5dB，噪声系数约为1．3dB，性能稳定，完全达到了通信接收机中对LNA指标的要求．     

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。     

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.     

用于神经信号检测的低噪声CMOS前端放大器的设计

采用斩波稳定技术设计了一款低噪声CMOS放大器.该放大器用于神经信号的检测和放大,包括调制解调器、rail-to-rail输入放大级、带通滤波器、低通滤波器和振荡器5个模块.其中,rail-to-rail输入放大级提高了电路的输入共模范围,带通滤波器减小了残余失调,整个斩波稳定系统使电路显现低噪声特性.该电路采用TSMC 0.35μm CMOS工艺进行了仿真流片设计,低频等效输入相关噪声谱密度为13.2 nV/sqrt(Hz),开环增益为100 dB,3 dB带宽10 kHz,芯片面积为980μm×450μm.仿真结果显示,基于斩波稳态技术的低噪声放大器可作为一种有效的神经信号检测的前端电路.     

3.1～10.6 GHz超宽带低噪声放大器设计

采用标准0.35 μm SiGe HBT工艺设计了工作频段在3.1～10.6 GHz的超宽带低噪声放大器.从宽带电路和高频电路设计的器件选择、电路结构选择等方面讨论了超宽带低噪声放大器的设计.结果表明,通过合适的电路结构和器件参数选择,可以采用0.35μm SiGe HBT工艺制备满足超宽带系统要求的低噪声放大器.在整个工作频段内所设计的低噪声放大器输入输出匹配S11和S22均优于-8dB,噪声系数为3.5dB,电路的工作电压为2.5 V,电流消耗为4.38 mA.     

2.4 GHz频段射频前端高线性度SiGe低噪声放大器设计

为满足高性能射频前端接收部分对高线性度的需求,基于SiGe BiCMOS工艺设计并实现了一款工作在2.4 GHz频段的高线性度低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA）.该放大器采用Cascode结构在增益与噪声之间取得平衡,在Cascode结构输入和输出间并联反馈电容,实现输入端噪声与增益的同时匹配.设计了一种改进的动态偏置有源电流镜以提升输入 1 dB压缩点及输入三阶交调点的线性度指标.为满足应用需求,LNA与射频开关及电源模块集成组成低噪声射频前端接收芯片进行流片加工测试.测试结果表明：在工作频率2.4 ~2.5 GHz内,整个接收芯片增益为14.6 ~15.2 dB,S11、S22<-9.8 dB,NF<2.1 dB,2.45 GHz输入1 dB压缩点为-2.7 dBm,输入三阶交调点为+12 dBm.芯片面积为1.23 mm×0.91 mm.该测试结果与仿真结果表现出较好的一致性,所设计的LNA展现出了较好的线性度表现.     

基于ATF54143的2.45GHz平衡式低噪声放大器设计

为了实现放大器在2.4～2.5 GHz范围内低噪声、高增益、输入输出阻抗匹配等性能指标,通过ADS2011仿真软件优化设计硬件电路,提出并加工制作了基于ATF54143的新型平衡式低噪声放大器.实测结果表明,该平衡式低噪声放大器的噪声系数低于3 dB,增益高达10 dB,输入端驻波比小于1.5,且输出端驻波比小于3.测试过程中发现在保证噪声系数较小的情况下,通过选取合适的偏置点可以明显地提高放大器的线性度.提出的平衡式低噪声放大器可以较好地应用于无线局域网领域,具有较强的实用价值.     

一种覆盖Ku波段平衡式低噪声放大器的设计

采用HMIC技术,设计出了覆盖Ku波段的微带型平衡式低噪声放大器,其全频段NF<2,增益为(10±1)dB,输入输出VSWR<1.43.其中,耦合电桥采用了改进型的3 dB Wilkinson耦合器,比传统电桥具有更宽的带宽,且更易实现.匹配网络采用宽带直接优化法,实现了良好的增益平坦度.整个电路结构紧凑,分离元件少,易加工,成本低,具有很大的工程价值.     

板带钢头部翘曲的有限元分析

为了减轻轧件头部翘曲给轧制过程带来的影响,根据现场轧制工艺,采用弹塑性有限元法建立了三维非对称轧制有限元模型.利用该模型分析热轧板带钢生产过程中轧件头部翘曲的产生机理,并研究了不同轧制工艺下的辊速比、上下表面温差、不同摩擦系数对轧件头部翘曲的影响规律.结果表明,随着压下量的增大,轧件头部翘曲量的增大趋势减缓,采用不同的配辊方案(异径比)可控制其头部翘曲的现象.     

无线通信收发机射频系统设计

很多介绍数字通信系统的图书都是从数字基带的角度人手而很少涉及射频部分，而该书正是从射频系统设计的角度介绍数字通信系统，使得读者可以从射频的角度理解整个无线通信系统。     

应用于WLAN的SiGe射频功率放大器的设计

采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺,设计应用于无线局域网(WLAN)802.11b/g 2.4GHz频段范围内的AB类射频功率放大器.该放大器采用三级放大结构,偏置电路采用电流镜形式的自适应偏置控制电路,具有温度补偿和线性化作用.后仿真结果显示:1dB压缩点输出功率高达27.73dBm,功率增益为25.67dB,电路的S参数在2.4GHz频段内,输出匹配S22小于-10dB,S12小于-60dB.     

RFID技术原理及其射频天线设计

首先简要介绍RFID技术的基本工作原理,说明射频天线是RFID系统设计的技术关键,然后介绍了几种基本的RFID射频天线及其工作原理,并针对普遍使用的偶极子天线在RFID系统中方向性上的不足提出改进,最后,给出一个具有全向收发功能的RFID天线设计.通过设计仿真工具模拟仿真,并进行实际样品测试,获得较满意的设计结果.     

Analysis of bending on the front end of sheet during hot rolling

The analysis of bending in finishing rolling was performed. An asymmetrical rolling force model was established, and the upper and lower neutral points were determined. The bending which resulted from the asymmetrical rolling force at the roll gap was studied and related flexibility equations were proposed according to elastic mechanics. Moreover, material mechanics was used to analyze the effects of temperature difference and self-weight on the bending out of the roll gap, and the flexibility equations were constructed. The main factors on bending were summed up, and the bending rule in the rolling could be obtained. In addition practical calculation was made with the production data of ribbon steel from Laiwu Iron & Steel Group Co. Ltd.     

厚板轧制头部弯曲的有限元分析

采用二维大变形热-力耦合有限元法分析了厚板轧制头部弯曲的现象,得到了不同的轧制线高度、摩擦状况、上下工作辊直径和上下工作辊转速时对厚板轧后头部弯曲的影响.结果表明,在其他条件相同的情况下,合适的轧制线高度范围是22-33 mm;采用下压法轧制时,合适的下工作辊直径与上工作辊直径差范围是0-20 mm.该结果可为厚板轧制过程参数的设定提供参考.     

厚板轧制头部弯曲的有限元分析

采用二维大变形热-力耦合有限元法分析了厚板轧制头部弯曲的现象,得到了不同的轧制线高度、摩擦状况、上下工作辊直径和上下工作辊转速时对厚板轧后头部弯曲的影响。结果表明,在其他条件相同的情况下,合适的轧制线高度范围是22-33 mm;采用下压法轧制时,合适的下工作辊直径与上工作辊直径差范围是0-20 mm。该结果可为厚板轧制过程参数的设定提供参考。     

用于射频泄漏抑制的相位共轭电路设计

针对方向回溯天线中射频泄漏对相位共轭性能及波束指向性能影响的问题,提出了基于平衡结构的二次混频相位共轭结构,实现射频泄漏抑制。分析了传统相位共轭(phase-conjugating,PON)阵列中射频-中频(radio frequency-intermediate frequency,RF-IF)隔离度对相位共轭性能影响;并针对传统PON阵列射频泄漏抑制较差的问题,设计了基于平衡结构的阻性场效应管(field effect transistor,FET)混频电路来提高射频泄漏抑制指标和相位共轭性能;进一步设计了平衡型的二次混频相位共轭结构,利用跟踪锁相环和同相正交(in-phase/quadrature,IQ)调制结构促进RF-IF隔离。仿真结果表明,本文设计的平衡型二次混频相位共轭电路射频泄漏的抑制高于40 dB,且具有在射频输入功率低至-80 d Bm时,保持约4 dBm的稳定共轭信号输出。