.ghz的cmos_lna设计与仿真

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1、毕业设计设计题目一种用于射频接收机的2.4GHz低噪声放大器设计学生姓名易昕学号20105220专业班级微电子10-3班指导教师尹勇生院系名称电子科学与应用物理学院2014年06月08日目录中文摘要1英文摘要2第一章绪论31.1课题研究背景现状以及意义31.1.1课题背景31.1.2CMOS低噪声放大器研究现状31.1.3研究意义41.2论文主要工作及组织结构6第二章LNA的器件特性和噪声模型72.1MOSFET器件模型及特性72.2器件噪声82.2.1热噪声82.2.2闪烁噪声92.2.3散粒噪声92.2

2、.4爆米噪声92.3MOS器件噪声分析102.3.1漏极电流噪声102.3.2栅噪声102.4二端口网络噪声理论及优化噪声系数的LNA匹配技术11第三章低噪声放大器的主要技术参数173.1引言173.2噪声系数173.3S参数183.3.1双端口网络的S参数介绍183.3.2S参数方程183.4功率增益203.5线性度203.6稳定性指标223.7功耗22第四章LNA电路结构的分析和选择234.1输入端并联电阻的共源放大器234.2并联-串联放大器254.3共栅放大器264.4电感源极负反馈放大器274.4

3、.1电感源极负反馈放大器的结构274.4.2增益294.4.3功率约束噪声优化29第五章LNA电路设计与仿真325.1引言325.2设计指标要求325.3单端低噪声放大器的设计325.3.1主体电路设计335.3.2输入匹配375.3.3输出匹配395.3.4偏置电路415.4仿真结果及分析42第六章总结与展望46致谢47参考文献48一种用于射频接受机的2.4GHz低噪声放大器设计摘要：人们生产、生活的需要促进了无线通信技术的蓬勃发展，对射频模块的性能要求也越来越高。近年来，深亚微米CMOS工艺的不断进步和

4、射频集成电路对低成本、低功耗、高集成度的追求使得用CMOS工艺设计高性能的射频集成电路成为了研究热点。低噪声放大器（LNA）是射频前端电路的典型模块，它的性能直接决定了接收机的整体性能。作为接收机系统的第一级，LNA主要是将天线接收到的微弱信号，将其放大供后级模块电路进行信号处理，同时要求引入很小的噪声，其性能的优良对接收机系统起着至关重要的作用。本文研究的是2.4GHzCMOS低噪声放大器。首先对MOSFET模型和噪声特性进行分析，并给出了阻抗匹配下噪声性能优化的方法；其次，对低噪声放大器的各个指标参数进

5、行了理论推导，并对现有的低噪声放大器的各种拓扑结构进行分析和比较，从中选择了源简并电感负反馈共源共栅结构进行LNA的设计。最后，本文采用TSMC0.25umRFCMOS工艺完成了一个2.4GHz的单端电感源极负反馈CascodeLNA模块的设计，详细地给出了设计步骤，并用ADS进行了仿真。仿真结果为，IIP3=12.905dBm,P-1dB=-21.83dBm，NF=4.07dB，散射参数为：S11=-28.73dB,S22=-22.85dB,S21=21.79dB，功耗为7.6mW，仿真结果表明，本文设计

6、的LNA性能良好并符合设计要求。关键词：CMOS低噪声放大器（LNA），噪声系数，电感源极，ADS仿真软件49Designofa2.4GHzCMOSLNAforRFRAbstract：Accordingtotheneedsofpeople’slife,theapplicationofwirelesscommunicationtechniquehasbeenflourishingallthetime.Inrecentyears,thedevelopmentofCMOSprocessingtechnologya

7、ndtheRFICrequirementoflowcost,lowpowerdissipationandhighintegrationhasmadetheresearchofahigh-performancedrawmuchmoreattention.LowNoiseAmplifier(LNA)isatypicalpartoftheRFFrontEnd,itsperformancedeterminesthewholereceiver’sperformance．Asthefirststageoftherece

8、iver,LNAmusthavealownoisefigure(NF)andabiggaintoamplifytheweaksignalcomingfromtheantenna.Thisthesisfocusesonthedesignof2.4GHzCMOSLNA.First,itanalyzesthecharacteristicsandthenoisemodelofMOSFET,givingthemethodt