采用噪聲消除技術的3～5 GHz CMOS超寬帶LNA設計
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由于式(20)過于復雜,故用Matlab數值分析代替表達式分析。在仿真工藝和可行的電路參數的條件下,得到圖6的計算結果。如圖6所示, Rout, ni在高頻段的幅值較低,而且隨著L4 的增加Rout, ni的幅值逐漸減小。因此增加L4 可以改善LNA的高頻噪聲性能。兼顧噪聲抵消和輸出匹配的要求,通過仿真,選取L4 =616 nH, Rf = 1 kΩ, Cf = 0. 9 pF,M3 = 45μm /0. 18μm,M4 =90μm /0. 18μm。
圖6 Rout, ni的Matlab仿真結果
3 仿真結果
對于本文設計的3 - 5 GHz超寬帶低噪聲放大器,采用SM IC 0. 18 - μm RF CMOS 工藝, 使用ADS2008進行仿真,電源電壓為1. 8 V,核心電路和輸出緩沖級分別消耗電流9 mA和2. 4 mA,電路總功耗約為20. 5 mW。如圖8所示,電路輸入輸出匹配良好,反向隔離度合格。圖7 中,“方格”標識的曲線為L3 = 0時的S21 ,“圓圈”標識的曲線為L4 =115 nH時的噪聲系數。可見, L3 有效地增加了工作頻段內的增益,同時補償了高頻增益損失,使最大增益從15 dB提升至18 dB,這與本文式(12) 、式(13)和式(14)的分析是一致的。對比兩條噪聲系數曲線知,在3. 5 - 5 GHz頻段內,噪聲消除技術均提供了不同程度的噪聲優化,最大噪聲系數從大于3 dB下降至2. 84 dB,這與本文對圖6的分析是一致的。
如圖9所示,電路在4. 5 GHz取得- 12. 9 dBm 的IIP3。表1是超寬帶LNA性能參數匯總及對比。
表1 性能參數匯總及對比
圖7 S21和噪聲系數仿真結果
圖8 S參數仿真結果
圖9 輸入三階截斷點仿真結果
4 結論
本文基于SM IC 0. 18μm RF CMOS工藝,設計了可以工作于3～5 GHz頻段的超寬帶低噪聲放大器。對電路的輸入匹配和增益進行了分析,對噪聲消除技術進行了推導。仿真結果表明,該放大器在工作頻帶內的各項指標滿足超寬帶系統應用。本文引用地址：http://www.104case.com/article/187639.htm
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