应用于无线传感器网络2. 4 GHz的低噪声放大器设计

　　该低噪声放大器增益控制电路采用信号加成模式,增益控制MOS管Mc1、Mc2由VC1控制,Mc3、Mc4由VC2控制。在半电路中,通过改变Vc1可以改变Mc1的通断,在Id1不变的情况下,则可以改变流过M3 电流Id3。而工作在饱和区的M3 管的跨导gm3可以表示为：

　　所以改变Id3可以改变gm3 , 进而实现放大器增益的改变。

　　1. 2　输入匹配

　　图1所示低噪声放大器输入端半电路及其小信号等效电路如图2所示。

图2　输入端电路结构及小信号模型

　　首先考虑输入端未接入M1、M2 栅源间附加电容Cex1、Cex2时的情况。通过输入端电路小信号模型分析得放大器输入阻抗为：

　　为了得到最小的噪声系数, 源阻抗最佳值(最佳噪声源阻抗) Zop t应满足：

　　其中,α为共源管跨导与其源漏电导的比值。δ为一常数,γ为一系数, 在长沟道器件中,δ的值约为1. 33,γ的值约为0. 67, 在短沟道器件中, 这两个值都会因为短沟道效应而变大。定义c为栅噪声与漏噪声相关系数, 其值一般为0. 395 j, 为一纯虚数,反映了栅和沟道间噪声引起的的容性耦合程度。

　　源级电感Ls 和栅极电感Lg 不会导致最佳噪声源阻抗的实部发生变化,而仅对电抗部分产生影响。

　　要实现功率和噪声同时匹配,必须使输入阻抗Zin和最佳噪声源阻抗Zop t共轭匹配, 令Zin = 50 Ω,则有：

　　即：

　　式(6)中有4个方程, 4个未知数,只有一组解,即功率匹配和噪声匹配同时满足时, 功耗( Id )是确定的,不可以优化。而在限定功耗的情况下,功率匹配和噪声匹配则不可能同时满足。

　　于是在电路设计中就需要在噪声匹配和功率匹配中进行折中。下面引入M1 管栅源间附加电容Cex ,这样,输入阻抗变为：