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一种CMOS超宽带LNA的优化设计方法

更新时间：2020-09-06 14:16:11 大小：995K 上传用户：xuzhen1 查看TA发布的资源 标签：cmos lna 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

摘要：为实现性能更优的超宽带（UWB）射频前端低噪声放大器（INA），本文提出了一种通用的基于MOS工艺的超宽带LN优化设计方法基于源端电感负反馈的LNA电路模型，本文提出利用最优化的数学方法分别确定晶体管尺寸、输入匹配网络和负载网络各元件参数的方法，实现了较好的输入阻抗匹配，达到了较高的增益、较好的增益平坦度以及优秀的噪声系数，并具有较低的功耗；本设计方法所用无源元件不但适宜MO集成，而且对工艺偏差具有一定的忍耐力.仿真结果说明用上述方法设计的超宽带LN在工作频带内能够达到预期的各项性能要求.

关键词：射频前端低噪声放大器；超宽带；优化设计方法；CMOS

1引言

超宽带（UWB）技术具有功耗低、速度快、保密性好等优点，在战场通信、精确定位、个人局域网等领域有其独特的优势.用于UWB接收机的LNA需要满足以下要求：在宽带范围内实现输入阻抗的匹配以避免能量损耗和对天线的反射干扰；具有低的噪声系数以提高接收机的灵敏度；具有足够的增益幅度和平坦度以减少后级电路的噪声影响以及非线性失真；具有较低的功耗相对于普通窄带INA，超宽带INA实现的难点在于需要使用一定数量的无源元件（主要是L、C）来实现宽带输入匹配和宽带平坦增益.由于αMOδ工艺在实现无源元件时存在较明显的工艺偏差，所以电路性能对工艺偏差的忍耐力也应该在设计中加以考虑.此外，超宽带LNA的噪声性能以及增益的表达式都和窄带LNA不同，因此超宽带放大器晶体管最优尺寸的确定也需要通过对噪声性能、增益以及功耗的分析重新确定已有超宽带LNA的研究成果8，仅限于电路设计和性能测试而缺少就超宽带INA各部分对整体性能影响的分析，而且都未提出一套系统完整的超宽带INA的优化设计步骤和方法，也未在设计中考虑工艺偏差的影响和解决办法.本文通过超宽带INA的噪声性能、增益以及功耗的理论分析，通过最优化的数学理论提出了确定超宽带INA晶体管最优尺寸的方法，以及输入匹配网络和负载网络中各电路最优参数的优化设计方法；在源端电感负反馈INA的基础上分别对放大器晶体管尺寸、源端反馈电感、输入滤波网络和负载网络的各元件参数进行设计，以达到较好的输入阻抗匹配度、较好的增益幅度和增益平坦度、优秀的噪声性能以及较低的功耗，同时对工艺偏差具有一定的容忍能力