無線通信系統(tǒng)中低功耗低噪聲放大器的研究和設(shè)計(jì).pdf

1、本論文研究和設(shè)計(jì)了無線通信系統(tǒng)中的低功耗低噪聲放大器。低噪聲放大器(Low Noise Amplifier，LNA)一般位于射頻接收機(jī)的第一級，用于放大由天線接收下來的有用信號。LNA不僅要求自身的噪聲系數(shù)要足夠低，同時它還要具有一定的增益用于放大有用信號，而且如果能夠提供足夠的增益就可以克服后續(xù)各級的噪聲。所以LNA的性能直接制約著整個接收系統(tǒng)的工作性能。
　　 在LNA電路設(shè)計(jì)中，達(dá)到最小噪聲系數(shù)的輸入匹配狀態(tài)并不等同于使功

2、率增益最大的匹配狀態(tài)，難以達(dá)到噪聲和輸入阻抗的同時匹配，因而設(shè)計(jì)的電路往往具有理想的增益和輸入匹配卻不能實(shí)現(xiàn)理論上的最小噪聲系數(shù)。另外在無線通信系統(tǒng)中，對低功耗的要求特別高，而降低功耗就會使LNA的性能下降。本文就上面提出的問題對無線通信系統(tǒng)中低功耗低噪聲放大器進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。
　　 本文首先介紹了LNA的基本設(shè)計(jì)理論，包括噪聲理論基礎(chǔ)、經(jīng)典噪聲分析理論和放大器的性能指標(biāo)等，并討論了幾種LNA的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并對這幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)

3、缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述。
　　 然后本文詳細(xì)分析了LNA的各種優(yōu)化技術(shù)，特別是針對功耗問題和輸入端口同時匹配問題進(jìn)行了系統(tǒng)地討論，并且在這些優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改進(jìn)，結(jié)合相關(guān)理論論述了一種改進(jìn)型優(yōu)化方法，能夠在低功耗條件下實(shí)現(xiàn)噪聲和輸入同時匹配，本文采用CHRT0.35μm RF CMOS工藝，使用Cadence IC5.0SpectreRF仿真器，利用改進(jìn)型優(yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)了一個1.5GHz LNA，仿真結(jié)果表明噪聲系數(shù)為0.

4、43dB，僅比最小噪聲系數(shù)高0.04dB，輸入輸出匹配狀態(tài)良好，增益達(dá)到14.6dB，整個電路的功耗僅為22.4mW，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)理論。
　　 最后本文針對寬帶LNA電路進(jìn)行了研究，重點(diǎn)討論了如何利用帶通濾波器型匹配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)寬帶低噪聲放大器電路，特別是關(guān)于濾波器工作帶寬的選擇和功耗約束噪聲優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并且設(shè)計(jì)了一個應(yīng)用于超寬帶(UWB)系統(tǒng)的3～5GHz寬帶低噪聲放大器電路。本設(shè)計(jì)采用TSMC0.18μm CMOS工