無線通信系統(tǒng)中低功耗低噪聲放大器的研究和設計.pdf

1、本論文研究和設計了無線通信系統(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電路設計中，達到最小噪聲系數(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)，難以達到噪聲和輸入阻抗的同時匹配，因而設計的電路往往具有理想的增益和輸入匹配卻不能實現(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行了研究和設計。
　　 本文首先介紹了LNA的基本設計理論，包括噪聲理論基礎、經(jīng)典噪聲分析理論和放大器的性能指標等，并討論了幾種LNA的基本拓撲結構，并對這幾種結構的優(yōu)

3、缺點進行了闡述。
　　 然后本文詳細分析了LNA的各種優(yōu)化技術，特別是針對功耗問題和輸入端口同時匹配問題進行了系統(tǒng)地討論，并且在這些優(yōu)化設計技術的基礎上進行了一定的改進，結合相關理論論述了一種改進型優(yōu)化方法，能夠在低功耗條件下實現(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，利用改進型優(yōu)化技術設計了一個1.5GHz LNA，仿真結果表明噪聲系數(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，增益達到14.6dB，整個電路的功耗僅為22.4mW，驗證了設計理論。
　　 最后本文針對寬帶LNA電路進行了研究，重點討論了如何利用帶通濾波器型匹配結構設計寬帶低噪聲放大器電路，特別是關于濾波器工作帶寬的選擇和功耗約束噪聲優(yōu)化技術的應用進行了分析，并且設計了一個應用于超寬帶(UWB)系統(tǒng)的3～5GHz寬帶低噪聲放大器電路。本設計采用TSMC0.18μm CMOS工