采用噪声消除技术的3～5 GHz CMOS超宽带LNA设计
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。如图6所示, 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。如图8所示,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 =115 nH时的噪声系数。可见, L3 有效地增加了工作频段内的增益,同时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。
如图9所示,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。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/187639.htm
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