3.1～5.2 GHz超宽带可变增益低噪声放大器设计

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超宽带CMOS低噪声放大器的设计

超宽带CMOS低噪声放大器的设计
罗志勇;李巍;任俊彦
【期刊名称】《微电子学》
【年(卷),期】2006(36)5
【摘要】设计了一种应用于3．1～5．2GHz频段超宽带系统接收机的差分低噪声放大器，采用前置切比雪夫（Chebyshev）2阶LCladder带通滤波器的并联负反馈结构，详细分析了其输入宽带阻抗匹配特性和噪声特性。

仿真基于
TSMC0．18μmRFCMOS工艺。

结果表明，在全频段，电路功率增益S21为
11dB，增益平坦度小于1dB，最小噪声系数为3．5dB，输入输出均良好匹配，在1．8V电源电压下，功耗为14．4mW。

【总页数】5页(P688-692)
【关键词】超宽带;低噪声放大器;并联负反馈;切比雪夫滤波器
【作者】罗志勇;李巍;任俊彦
【作者单位】复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.3
【相关文献】
1.3 GHz~5 GHz CMOS超宽带低噪声放大器分析与设计 [J], 唐江波
2.3GHz～5 GHz CMOS超宽带低噪声放大器分析与设计 [J], 唐江波;
3.CMOS超宽带低噪声放大器设计难点和要点分析 [J], 石磊;华梦琪;张惠国
4.基于3.1～10.6 GHz CMOS超宽带低噪声放大器设计 [J], 赵小荣;范洪辉;朱明放;傅中君;黄海军;陈鉴富
5.CMOS超宽带低噪声放大器设计 [J], 唐江波
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CMOS 3～5GHz超宽带低噪声放大器的设计

ＣＭＯＳ３～５ＧＨｚ宽带低噪声放大器的设计超
刘玉静，温幸Biblioteka ，赵红东（１．河北Ｔ业人学信息 Ⅲ 学院，天津３０３；２河北省』电视局，石家庄００１）＿ｌ程０１０播５０１
摘要
设计了一个应用于超宽带（ＷＢ）系统的３Ｇ超宽带低噪声放大器．电路由二阶切比雪夫滤波器，Ｕ～５Ｈｚ
ＫｅｒｓＵＷＢ：ｃｅｙｈｖｆｌｒｅｉｔｅｓｕｔｅｄａｋＯｎｉｅａｌｅ；ｃｓｏｅｙｗｏｄｈｂｓｅｔ；ｒｓｓｉｈｎ — ｅｂｃ；ｉＷｏｓｍｐｉｒａｃｄｉｅｖｆｉｆ
０引言
ＬＵＹ－ｎ ’ Ｉｕｊｇ，ＷＥｎ－ｏ，ＺＡＯＨｏｇｄｎｉＮＸｉｇｒＨｎ．ｏｇａ
（．ｃｏｌｆｎｒａｏｎｉｅｎ，Ｈｂｉｎｅｉｆｅｈｏｇ，ｉｊ０３，ｈａ．ｅｅＰｏｉｅｒｄａｉ１ＳｈｏｏＩｏｍｔｎＥｇｅｒｇｅｅＵｉｒｔｏＴｃｎｌｙＴａｉ３１０Ｃｉ；２ＨｂｉｒｖｃＢｏｃｓｎｆｉｎｉｖｓｙｏｎｎ０ｎｎａｔｇ
Ｔｅｃｒｕｔｏｓｔｆｗｏｏｄｒｅｙｈｖｆｔｒｔｅｅｉｔｅｓｕｔｆｅｂｃｉｕｔｔｅｔ —ｔｇａｃｄｒｈｔｃｔｒ，ｈｉｉｃｎｉｓｔ — ｒｅｂｓｅｌ，ｈｓｉｈｎ — ｄａｋｃｒｉｈｃｓｏＣｈｉｅｒｓｖｅｃ，ｗｏｓａｅｃｓｏｅｃｉｈｕｅａｅ

《低噪声放大器设计》课件

线性化和稳定化技巧
采用线性化和稳定化技术，提高放大器的线性度和稳定性。
低噪声放大器设计的案例分析
我们将分享几个具体的低噪声放大器设计案例，包括设计过程、技术方案和实际效果分析，帮助您更好地理解和应用低噪声放大器设计。
结语
低噪声放大器设计是通信系统中重要的一环，通过深入研究和应用设计原理和技巧，我们可以提高系统的性能和可靠性。感谢您的聆听！
《低噪声放大器设计》 PPT课件
噪声放大器设计是通信系统中关键的组成部分，为了提高系统的性能和可靠性，我们需要深入了解低噪声放大器的设计原理和应用。本课件将介绍低噪声放大器的基本概念、设计技巧和应用案例。
什么是低噪声放大ห้องสมุดไป่ตู้？
低噪声放大器是一种具有较高信号放大增益且噪声水平较低的放大器。它主要用于在信号链的前端进行信号放大，从而提升整个系统的信噪比和灵敏度。
低噪声放大器具有宽频带特性，适用于不同频段的信号处理。
低噪声放大器的常见应用
无线通信
低噪声放大器在接收机和发射机中广泛应用，提高通信质量和覆盖范围。
医疗设备
低噪声放大器在医学检测和成像设备中起到关键作用，提高信号质量和可靠性。
传感器系统
低噪声放大器用于信号采集和处理，提高传感器系统的灵敏度和精度。
卫星通信
低噪声放大器用于卫星通信系统，提供可靠的信号接收和转发功能。
如何设计低噪声放大器？
1
放大器电路的优化设计
2
利用合适的电路结构和元件参数，
优化放大器的性能和噪声系数。
3
调试和测试技巧
4
合理调试和测试放大器的工作状态，确保其性能和可靠性。
前端设计
选择合适的前端元件和电路拓扑，降低系统的噪声输入。

3～5GHz超宽带可变增益CMOS低噪声放大器的设计

3～5GHz超宽带可变增益CMOS低噪声放大器的设计陈昌明;彭烨;王建波【期刊名称】《电子技术应用》【年(卷),期】2012(38)4【摘要】基于TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺,设计了一款工作在3 GHz～5 GHz 的增益连续可调CMOS低噪声放大器.采用RC电阻负反馈式结构以获得良好的输入匹配和噪声性能.通过改变第二级MOS管的偏流,在工作频段内获得了36.5 dB 的连续增益可调.%A CMOS variable gain ultra-wideband low noise amplifier (LNA) operating in 3~5 GHz frequency range was presented based on TSMC 0.18 u,m standard RF CMOS process. A resistive negative feedback structure was used to achieve excellent input match in the band and to optimize the noise performance. By controlling the bias current of the second stage, a continuous gain tuning range of 36.5 dB was achieved.【总页数】3页(P46-48)【作者】陈昌明;彭烨;王建波【作者单位】成都信息工程学院通信工程学院,四川成都610225;成都信息工程学院通信工程学院,四川成都610225;成都信息工程学院通信工程学院,四川成都610225【正文语种】中文【中图分类】TN722.3【相关文献】1.CMOS 3～5GHz超宽带低噪声放大器的设计 [J], 刘玉静;温幸饶;赵红东2.3GHz～5GHz CMOS超宽带低噪声放大器设计 [J], 王宁章;唐江波;秦国宾;卢安栋;罗婕思3.2～5GHz 0.18μm CMOS宽带低噪声放大器设计 [J], 何小威;张民选4.应用于5GHz 0.18μm CMOS差分低噪声放大器的差分平面螺旋电感设计 [J], 王占仓;方穗明;高风;王占伟5.2.4GHz可变增益CMOS低噪声放大器设计 [J], 丘聪;叶甜春;范军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

增益可调超宽带低噪声放大器的开题报告

增益可调超宽带低噪声放大器的开题报告一、选题背景随着科技的不断发展，射频电路对于通信、雷达、导航等应用中的信号处理器件的需求越来越高。

在射频电路中，低噪声放大器（LNA）是一个重要的组成部分，它需要保持着高增益、低噪声和宽频带等特性。

而可调增益的LNA能够实现在不同的场合下，通过调整增益达到最佳性能的要求。

因此，开发一种增益可调、超宽带、低噪声的LNA具有重要的实际意义和应用前景。

二、研究内容本研究旨在设计一种增益可调超宽带低噪声放大器，主要研究内容包括以下几个方面：1. 设计一种高增益、低噪声的放大电路，采用合适的电路拓扑结构来实现。

2. 对于这种放大电路进行参数优化，以获得更高的性能指标。

3. 设计一种增益可调电路，实现对放大电路增益的调整。

4. 将增益可调电路和放大电路组合在一起，并设计出合适的功率分配网络，以实现超宽带的频率响应。

5. 通过电路仿真和实验验证，检验该低噪声放大器的表现。

三、预期成果通过本研究，预期达到以下几个成果：1. 设计出一种增益可调、超宽带低噪声放大器，实现高增益、低噪声、超宽带的特性。

2. 对于设计的放大器进行仿真和实验验证，检验其性能指标，并与同类产品进行比较。

3. 探究增益可调、超宽带低噪声放大器应用于通信、雷达、导航等领域的实际效果。

四、研究意义增益可调、超宽带低噪声放大器在通信、雷达、导航等领域具有重要的应用价值，本研究的开展将有助于：1. 为射频电路技术提供新型的解决方案，推动相关领域的发展。

2. 具有重要的应用前景，进一步发挥现有系统的性能，实现系统整合和功能升级。

3. 推进中国电子产业的发展，增强我国在该领域的竞争力，提高我国在国际射频电路市场上的话语权。

五、研究计划本研究计划分为以下几个阶段：1. 阶段一：研究论文调研和介绍，确定研究方向，制定具体研究计划，制定相关技术规范和标准。

预计研究时间为2周。

2. 阶段二：设计低噪声放大器电路，优化电路参数，初步进行电路仿真。

超宽带低噪声放大器的频带选择性设计

器［６－７］，使之既能屏蔽来自授权频带信号的干扰，又能同
时放大ＵＷＢ下边带（３．１－５ＧＨｚ）及上边带（６～１０．６ＧＨｚ）
的信号，成为本文研究的重点，而能实现这种频带选择
超宽带低噪声放大器的频带选择性设计
王林，王军，王丹丹
（西南科技大学信息工程学院，四川绵阳６２１０１０）
摘
要：基于ＡＤＳ和ＭＡＴＬＡＢ平台，设计一种新的具有频带选择性的多谐振负载网络，并构建了一种具有频带选择
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｅｗｍｕｌｔｉ－ｒｅｓｏｎａｎｔｌｏａｄｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈ￣ｅｑｕｅｎｃｙｓｅｌｅｃｔｉｖｅａｎｄｂｕｉｌｔａｋｉｎｄｏｆｓｅｌｆ — ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｕｌｔｒａ
ＷａｎｇＬｉｎ，ＷａｎｇＪｕｎ，ＷａｎｇＤａｎｄａｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｃｈｉｎａ）

采用噪声消除技术的3～5 GHz CMOS超宽带LNA设计

采用噪声消除技术的3～5 GHz CMOS超宽带LNA设计
2002年2月,美国联邦通信委员会( FCC)为超宽带无线通信系统规划了3.1 - 10.6GHz的频谱资源,引起了全球性的研究热潮。超宽带技术具有低功耗、高数据传输速率、抗干扰性强等优点。超宽带低噪声放大器是超宽带无线接收前端系统中的第一个模块。它影响着整个系统的带宽、噪声、功耗等性能。本文设计的CMOS低噪声放大器适用于工作频段为3～5GHz的超宽带系统。文章从LNA结构的选取开始,然后进行电路分析与设计及仿真,最后对仿真结果进行分析和总结。1 超宽带LNA结构选取传统的宽带LNA的设计中,常采用分布式和平衡放大器技术。此两者为了获得较好的宽频特性和输入匹配,需要消耗较大的直流功耗。因此,不适合应用于UWB系统。目前,在超宽带LNA设计中应用较多的是带通滤波器输入匹配结构和并联电阻负反馈结构。前者拥有较大的带宽、平坦的增益和良好的噪声性能。但需要在输入端加入阶数较高的带通滤波器以展宽频带。后者通过引入电阻反馈回路,降低输入端品质因子,从而扩展频带。本文以后者为基础,采用噪声消除技术优化噪声系数。图1给出了所采用电路结构的示意图。图1中,电路的主放大部分是并联负反馈Cas2code结构。C1、C2 和C3 为片内隔直电容, Rf 为反馈电阻, Cf 为反馈回路上的隔直电容。Lg 和L1 为窄带LNA的输入匹配网络。M1 是共源结构,为主放大管,电路的噪声系数和输入匹配取决于该管。M2为共栅结构,主要作用是提供较大的反向隔离度和抑制M1 的密勒效应。L2、Rd 和Cd 采用并联结构形成低Q值负载扩展输出带宽。M3 和M4 构成源极跟随器,形成输出级。M1、M2、M3、M4 共同构成前馈噪声消除结构。图1 中省略了偏置电路, Vbias_1、Vbias_2为偏置电压。图1 低噪放电路结构示意图2 电路分析与设计2. 1 宽带输入匹配分析在图1中,除去输出缓冲器M3 管。由于M1、M2 和L1 形成的电感退化结构将输入电压转化为输出电流,故可等效成跨导为Gm 的跨导级。由此可得主放大电路的小信号等效电路,。Gm级的等效可参见文献[ 5 ]。这里将M2 看作理想电流传输器,忽略其二级效应, 以得到有意义的结论。图2中, Cgs1为M1 的栅源电容, Z4 ( s)为M4 前馈回路的输入阻抗, L2、Rd 和Cd 组成负载阻抗。Gm1为M1 的跨导。对图2中X 点的对地阻抗分析可知:其中：M4 前馈回路的输入阻抗可表示为:因此LNA的输入阻抗表达式为:由于式(9)过于复杂,故用Matlab数值分析代替表达式分析。在仿真工艺和可行的电路参数的条件下,得到图3的计算结果。可见在3～5 GHz范围内, Zin的实部非常接近50Ω,同时其虚部在4. 2 GHz附近等于0,而且Zin的幅值距离50Ω亦不远。这说明电路完成了宽带输入匹配。窄带LNA的设计可参见文献[5 ],这里仅给出晶体管尺寸和Lg、L1 的取值:M1 =M2 =320μm /0. 18μm, Lg =2. 6 nH, L1 =0. 32 nH。图2 核心电路小信号等效电路图图3 Zin的Matlab仿真结果2. 2 增益分析对图2进行分析和推导,可得到主放大电路的增益Amain ( s)的表达式:式中, Zinx ( s)是X 处的对地阻抗。为加大电路增益可采取增大等效跨导Gm ,加大负载阻抗ZL 等办法。但Gm , ZL 等参数均与频率有关,这些参数的变化会影响增益平坦度,所以设计时需折衷考虑。为了进一步提高主放大电路的增益,在输出缓冲器M3 的栅极前串联电感L3, 其增益提升原理可用图4 ( a)所示的放大器等效模型加以解释。CLoad可以看作是M3 的输入电容。图4 ( b)为模型的小信号等效电路。分析小信号等效电路的增益有:由式(12)和式( 13)可知, 电感L3 的引入达到了提高增益的目的。当L 与CLoad在ω2 处谐振时有:图4宽带LNA中的输出负载需要采用低Q 值电路。图4 (c)为输出负载,图4 ( d)为输出负载的等效电路,Cout为放大电路的输出电容。负载Q值可表示为ωRp(Cp +Cout )。使L2 与(Cp +Cout )谐振在所需要的频点(ω1 ) ,再选择合理的Rp 值,使Q值满足带宽要求即可。由式(14)和对输出负载的分析知,电路增益将出现两个峰值频点即ω1 和ω2。因此合理选择Cd 和L3 的值,可以获得良好的增益平坦度。通过仿真, 选取L2 =4. 6 nH, Rd =575Ω, Cd =5. 4 pF, L3 =715 nH。2. 3 噪声抵消分析分析图5 可知, Cascode结构的噪声电流Ini流过反馈阻抗ZF ( s) 、电感Lg 和Rs ,在M1 的栅极和M2 的漏极分别产生两个相位相近但幅度不同的噪声电压VZ, ni和VY, ni。如果通过反相放大器M4 将VZ, ni放大,通过同相放大器M3 将VY, ni放大后在输出端叠加,就可以将Ini在输出端产生的噪声电压Vout, ni减小,而输入信号将被分别放大后叠加。VZ, ni、VY, ni和Vout, ni由式(15) (16) (17)表示:其中M3、M4 的增益为:定义等效噪声阻抗:图5 噪声消除技术原理图由于式(20)过于复杂,故用Matlab数值分析代替表达式分析。在仿真工艺和可行的电路参数的条件下,得到图6的计算结果。, Rout, ni在高频段的幅值较低,而且随着L4 的增加Rout, ni的幅值逐渐减小。因此增加L4 可以改善LNA的高频噪声性能。兼顾噪声抵消和输出匹配的要求,通过仿真,选取L4 =616 nH, Rf = 1 kΩ, Cf = 0. 9 pF,M3 = 45μm /0. 18μm,M4 =90μm /0. 18μm。图6 Rout, ni的Matlab仿真结果3 仿真结果对于本文设计的3 - 5 GHz超宽带低噪声放大器,采用SM IC 0. 18 - μm RF CMOS 工艺, 使用ADS2008进行仿真,电源电压为1. 8 V,核心电路和输出缓冲级分别消耗电流9 mA和2. 4 mA,电路总功耗约为20. 5 mW。,电路输入输出匹配良好,反向隔离度合格。图7 中,“方格”标识的曲线为L3 = 0时的S21 ,“圆圈”标识的曲线为L4补偿了高频增益损失,使最大增益从15 dB提升至18 dB,这与本文式(12) 、式(13)和式(14)的分析是一致的。对比两条噪声系数曲线知,在3. 5 - 5 GHz频段内,噪声消除技术均提供了不同程度的噪声优化,最大噪声系数从大于3 dB下降至2. 84 dB,这与本文对图6的分析是一致的。,电路在4. 5 GHz取得- 12. 9 dBm 的IIP3。表1是超宽带LNA性能参数汇总及对比。表1 性能参数汇总及对比图7 S21和噪声系数仿真结果图8 S参数仿真结果图9 输入三阶截断点仿真结果4 结论本文基于SM IC 0. 18μm RF CMOS工艺,设计了可以工作于3～5 GHz频段的超宽带低噪声放大器。对电路的输入匹配和增益进行了分析,对噪声消除技术进行了推导。仿真结果表明,该放大器在工作频带内的各项指标满足超宽带系统应用。

3.1~5.2 GHz

3.1~5.2 GHz超宽带可变增益低噪声放大器设计作者：黄健男张科峰刘览琦来源：《现代电子技术》2012年第04期摘要：低噪声放大器是超宽带接收机系统中最重要的模块之一，设计了一种可应用于3.1~5.2 GHz频段超宽带可变增益低噪声放大器。

电路输入级采用共栅结构实现超宽带输入匹配，并引入电流舵结构实现了放大器的可变增益。

仿真基于TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺。

结果表明，在全频段电路的最大功率增益为10.5 dB，增益平坦度小于0.5 dB，噪声系数小于5 dB，输入反射系数低于-15 dB，在1.8 V电源电压下，功耗为9 mW。

因此，该电路能够在低功耗超宽带射频接收机系统中应用。

关键词：超宽带；可变增益；低噪声放大器；电流舵；低功耗中图分类号：文献标识码：A文章编号：Design of variable gain low noise amplifier working in 3.1～5.2 GHz ultra wideband(Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)Abstract： Low noise amplifier is the most important part in ultra wideband (UWB) receiver system. A variable gain low noise amplifier (LNA) wiorking in 3.1～5.2 GHz UWB was designed. Asimulation is carried out based on TSMC 0.18μm RF CMOS process. The results of the simulation show that the low noise amplifier′s maximum power gain is 10.5 dB, ripple is less than 0.5 dB in the designed band, input return loss is less than ―15 dB, noise figure is below 5 dB, and power dissipation is 9 mWKeywords：consumption收稿日期：基金项目：国家科技重大专项课题（）0引言超宽带（UWB）无线通信技术因具有低功耗，高传输速率以及抗干扰能力强等优点，近年来在WPAN、无线USB等高速无线通信领域，以及无线传感器网络、可植入式医疗器具等低功耗领域得到了广泛的关注［1］。

3~5 GHz超宽带可变增益CMOS低噪声放大器的设计

3~5 GHz超宽带可变增益CMOS低噪声放大器的设计摘要：基于TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺，设计了一款工作在3 GHz～5 GHz的增益连续可调CMOS低噪声放大器。

采用RC电阻负反馈式结构以获得良好的输入匹配和噪声性能。

通过改变第二级MOS管的偏流, 在工作频段内获得了36.5 dB的连续增益可调。

关键词：超宽带；低噪声放大器；增益可调；CMOS超宽带UWB（Ultra-Wide band）技术是一种新兴的无线通信技术，具有数据传输速率高、功耗低、安全性好等优势，在雷达定位、智能交通系统、无线个人局域网（WPAN）等方面得到广泛应用。

而作为超宽带射频无线接收机最前端的低噪声放大器,对系统的灵敏度具有决定性作用。

可变增益低噪声放大器除满足低的噪声系数和高的增益等指标外，还可以稳定输出、增大接收机的动态范围、满足混频器的线性度要求, 可灵活应用于超宽带系统设计。

目前已报道的可变增益LNA主要采用开关选择技术[1-2]、负反馈技术及偏流控制技术等[3-4]。

上述方法对窄带低噪声放大器的增益能实现连续控制,但在超宽带放大器中会造成放大器的回波损耗及增益平坦度等指标随着增益的减小而恶化。

本文提出了一个基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺的3 GHz~5 GHz增益可变的低噪声放大器。

采用二级共源共栅结构，使用并联负反馈展宽频带，通过控制第二级放大器的偏流来实现增益连续可变。

仿真结果表明，该放大器在工作频段内可实现增益变化为36.5 dB，输入输出回波损耗及增益平坦度几乎不变，噪声系数最小值为1.46 dB，在1.8 V电源下，功耗仅有6.2 mW。

1 电路设计1.1 超宽带输入阻抗匹配基于CMOS工艺的经典电感源简并(Inductively source degeneration)结构的LNA具有噪声系数小、增益高等特点，在实现宽带LNA电路时，通常需要增加负反馈网络，降低电路品质因数来拓展频带。

3GHz-5GHz超宽带噪声系数稳定的低噪声放大器

３ＧＨｚ￣５ＧＨｚＵＷＢＬＮＡｗｉｔｈｓｔｅａｄｙｎｏｉｓｅｉｆｇｕｒｅ
ＷａｎｇＮｉｎｇｚｈａｎｇ，ＧａｏＹａ，ＮｉｎｇＪｉ，ＸｕＨｕｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｕｌｔｒａ —ｗｉｄｅｂａｎｄＬＮＡｃｉｒｃｕｉｔｗｉｔｈｃａｓｃａｄｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｏｕｒｃｅｎｅｇａｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＩｔｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＢｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈｉｆｈｅｒｔｈｅｏｒｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｉｎｐｕｔａｎｄｏｕｔｐｕｔｍａｔｃｈｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｏｆａｍｐｌｉｉｆｅｒ．Ａｎｄｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｎｏｉｓｅｆｉｇｕｒｅ．Ｔｈｉｓｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｄｏｎ０．１８ｕｍＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ

宽带低噪声放大器设计毕业设计..

本科毕业设计学院专业年级姓名设计题目宽带低噪声放大器设计指导教师职称****年* 月* 日目录摘要 (1)Abstract. (1)1概述 (1)2低噪声放大器设计的原理 (2)2.1噪声系数 (2)2.2低噪声放大器的功率增益以及分配电压增益 (2)2.3端口驻波比 (3)2.4工作带宽与增益平坦度 (3)2.5动态范围以及压缩点 (3)2.6三阶截断点 (4)2.7低噪声放大器的稳定性 (4)3器件的选择 (4)3.1放大器的选择 (5)3.2放大器的介绍 (5)3.3电源的供电 (5)3.4选用器件的介绍 (5)4模拟电路设计 (5)4.1方案选择 (6)4.2模拟电路设计 (6)4.3电源电路 (6)5电路的调试 (8)5.1调试过程 (8)5.2测试结果 (8)5.3系统的改进措施 (10)6总结 (11)参考文献 (11)宽带低噪声放大器设计学生姓名：*** 学号：***********学院：专业：指导老师：职称：摘要：本文介绍了一个15V单电源供电的低噪声放大器设计，设计采用三级级联的方式。

该系统主要是宽带低噪声放大器，为了满足要求，采用了高速运算放大器μa741作为前两级放大，末级用CA3140作为功率放大电路。

测试结果表明，放大倍数为100倍，带宽有1MHz。

关键词：μa741；放大器；带宽；噪声系数The design of the low noise amplifier with broadbandAbstract: This article describes the design of a single 15V power supply and low noise amplifier. The system has three amplifier consisted ofμa741 and CA3140, which meet the requirements of broadband and low noise. Test results show that a amplifier with bandwidth 1MHz is 100 times.Keywords: μa741；amplifier；Bandwidth；noise figure1概述我们知道低噪声放大器是射频电路的重要组成部分，并且在有源滤波器等电子电路当中宽带低噪声放大器起着重要作用。

增益可调宽带CMOS低噪声放大器设计

Ｋｅｏｄ：Ｎ（ｏｏｅＡｌｅ）ｖｒｂｅｇｉ；ｉｅａｄＣＳｍｌ－ａｄｔｎｉｏｙｗｒｓＬＡＬｗＮｉｍｐｉｒ；ａａｌａｗｄｂｎ；ＭＯ；ｕｔｇｔａｓｔｓｉｆｉｎｉｅｒｓｒｓ
ＥＥＡＣＣ：１２２０
ｉｏｔｉｄｂｓｇｍｕｔｇｔｒｎｉｏｓ（Ｔ．ＴｅｄｓｎｏＬＡｃｃｉｉｂｓｄｏＭＣ０１ｍｓｐｍｚｙｕｉｌ－ｅｔｓｔｉｅｎｉａｄａｓｒＭＧＲ）ｈｅｉｆＮｉｕｔｓａｅｎＳＩ．８ｇｒ
ｏｄｒＢｔｒｏｔｌｒｓａｏｔｄｔｃｉｖｘｅｌｎｎｕｔｈａｄｏｔｕｔｈｉｅｃｒｕｔｏｔｕｌｕａｒｅｕｔｗｒｆｔｄｐｅａｈｅｅｅｃｌｔｐｔｅｈｉｅｉｏｅｉｍａｃｎｕｐｔｍａｃｔｉｉｎｈｃ．Ａｃｎｉａｔｎ — ｎｂｅａｌｅｉｗｔｇｓｃｓｏｅｉｒｐｓｄｂｏｔｌｎｈｕｒｎｆｔｅｓｃｎｔｇ．ＴｅｌｅｒｙｏＮｌｍｐｉｒｗｔｔｏｓｅａｃｄｐｏｏｅｙｃｎｒｌｇｔｅｃｒｔｅｏｄｓａｅｈｉａｉｆＡｉｆｈａｓｏｉｅｏｈｎｔＬ
匹配电路；采用了两级共源共栅结构实现电路的放大，通过控制第二级的电流，现了在宽频带范围内增益连续可调；用了并实采

采用噪声消除技术的3～5GHz CMOS超宽带LNA设计

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中图分类号：Ｎ２．Ｔ７２３
文献标识码：Ａ
文章编号：０５— ４０２１）３— ２０－５ຫໍສະໝຸດ １０９９（００００９０

低功耗3-5GHz超宽带低噪声放大器设计

低功耗3-5GHz超宽带低噪声放大器设计邓桂萍【摘要】采用0.18umCMOS工艺设计了一种应用于UWB的低噪声放大器.该电路工作频率为3-5 GHz,采用共栅结构实现输入宽带匹配,通过改进级联结构引入反馈改进线性度,同时采用了衬底正向偏置技术降低功耗.设计使用ADS软件进行仿真,结果表明,最大输出增益为23dB,3-5GHz范围内S11小于-10 dB,S12小于-55dB,NF为2.2-3.3 dB,IIP3为-2.2dBm.使用0.6V电源供电,直流功耗为3mW.【期刊名称】《长沙航空职业技术学院学报》【年(卷),期】2015(015)002【总页数】4页(P45-48)【关键词】低噪声放大器;低功耗;超宽带【作者】邓桂萍【作者单位】长沙航空职业技术学院,湖南长沙410124【正文语种】中文【中图分类】TN722.3近年来，随着FCC批准超宽带(Ultra Wide Band，简称UWB)系统中3.1-10.6GHz频段的商业应用，由于它具有出色的短距离高速特点，UWB技术使用越来越广泛，比如汽车碰撞检测系统，穿墙成像系统和室内高速网络，在无线局域网应用中发挥着越来越重要的作用。

UWB系统的频带范围为：3.1-10.6GHz，分为上下两个边带，下边带频率范围为3.1-5GHz，上边带频率范围为6-10.6GHz。

超宽带低噪声放大器(Ultra-Wideband Low Noise Amplifier，简称UWB LNA)作为超宽带系统的一个重要组成部分，其性能将直接影响整个接收机的性能。

为此，要求UWB LNA在若干GHz宽的频段范围内提供较好的输入匹配、合适的增益放大信号、足够低的噪声系数、足够高的线性度、足够低的功耗以及足够小的芯片面积[1]。

针对超宽带系统，设计一款工作频率为3-5GHz的低功耗的衬底正向偏置的改进型级联低噪声放大器。

设计的工作频率为3-5GHz低功耗衬底正向偏置的改进型级联低噪声放大器电路如图1所示。

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3．1～5．2 GHz 超宽带可变增益低噪声放大器设计
摘要：低噪声放大器是超宽带接收机系统中最重要的模块之一，设计了一
种可应用于3．1～5．2 GHz 频段超宽带可变增益低噪声放大器。

电路输入级采用共栅结构实现超宽带输入匹配，并引入电流舵结构实现了放大器的可变增益。

仿真基于TSMC0．18μm RF CMOS 工艺。

结果表明，在全频段电路的最大功率增益为10．5 dB，增益平坦度小于0．5 dB，噪声系数小于5 dB。

输入反射系数低于-15 dB，在1．8 V 电源电压下，功耗为9 mW。

因此，该电路能够在低功耗超宽带射频接收机系统中应用。

关键词：超宽带；可变增益；低
噪声放大器；电流舵；低功耗0 引言超宽带(UWB)无线通信技术因具有低功耗，高传输速率以及抗干扰能力强等优点，近年来在WPAN、无线USB 等高
速无线通信领域，以及无线传感器网络、可植入式医疗器具等低功耗领域得到
了广泛的关注。

UWB 频谱范围为3．1～10．6 GHz，在近距离传输距离(10 m) 内能够达到480 MHz。

目前，在超宽带系统的标准上存在两种方案：直接序列(DS-CDMA)和多带OFDM(MB-OFDM)，而2 种方案的低频段均工作在
3．1～5．2 GHz，因此3．1～5．2 GHz UWB 收发系统是最近的研究热点。

低噪声放大器(LNA)是UWB 接收机的最为关键的模块之一，对接收信号进行
适当放大的同时尽可能的引入低的噪声，其噪声和增益直接影响到了整个接收
机的灵敏度和动态范围。

目前常见的宽带LNA 包括分布式、噪声取消以及电
阻负反馈结构等结构。

分布式LNA 虽然能够达到较高的增益和低的噪声，但
是功耗过大；电阻负反馈结构虽然降低了功耗，但反馈电阻引入了较大的噪声；噪声取消电路能够在各个性能之间平衡，但是由于其结构的特殊性，不能够实
现增益的可变。

本文提出了一种超宽带可变增益的低噪声放大器结构，输入级采用共栅结构实现宽带输入匹配，并引入Current-steering 结构实现了放大器。