5.8 ghz wimax低噪声放大器设计与仿真

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1、DesignandSimulateof5.8GHzWiMAXLowNoiseAmplifierDengmingHuangShizhen(FujianKeyLaboratoryofMicroelectronics&IntegratedCircuits,FuZhou350002,China)Abstract:AdesignmethodthatrealizesaLNAforWimaxhighfrequencyLowNoiseAmplifierwithastandards-basedIEEE802.16

2、isintroducedinthispaper,theworkingfrequencybandat5.8GHz.Adoptajuvenile0.15μmphemtprocess4x50μmtransistorthesignalmodel,current-reusedstructurewasusedasLNAcircuitstructure,andoptimizethecircuitdesignofLNAbiascircuit.theEDAsoftwareofADS2008wasappliedto

3、simulateandoptimizesomeimportantfiguresofLowNoiseAmplifier(LNA),suchasgain,noisefigure,Sparametersandsoon,Thefinal,wewillobtainthedesignresults.Keyword:WiMAX，LNA，ADS，matchingcircuit，noisefigure5.8GHzWiMAX低噪声放大器设计与仿真邓明黄世震(福建省微电子与集成电路重点实验室，福州，350002)摘要

4、：本文介绍了一种基于IEEE802.16标准的高频段WiMAX低噪声放大器(LNA)的设计方法，工作频段在5.8GHz，采用稳茂0.15μmpHEMT工艺4x50μm晶体管大信号模型，选用current-reused结构作为LNA电路结构，并优化设计LNA的电路偏置电路。利用Agilent公司的ADS2008软件对低噪声放大器(LNA)的一些重要指标：增益、噪声系数、S-参数等进行了仿真分析，得出设计结果。关键词：WiMAX，LNA，ADS仿真，匹配电路，噪声系数1.引言近些年来，随着通信技术的

5、飞速发展，WiMAX作为一种无线宽带城域网技术[1]，以其实现更远的传输距离，提供更高速的宽带接入，更优良的最后一公里网络接入服务等优点迅速登上通讯技术的舞台，成为有线宽带和DSL技术的有力竞争者[2][3][4]。射频低噪声放大器(RFLNA)是无线通信系统射频接收机前端的关键模块，它必须在一定的功耗条件下提供足够的增益,优异的噪声性能,良好的稳定性[5]。足够的增益可以抑制后续级模块的噪声，优异的噪声性能几乎决定整个接收机的噪声性能,良好的稳定性可以使其在较大的信号动态范围内正常工作。所以低

6、噪声放大器(LNA)的性能优劣对整个WiMAX射频通信接收机是至关重要的[6]。2.低噪声放大器的主要参数：2.1噪声系数式（2-1）噪声系数定义为放大器输入端信噪比与输出端信噪比的比值,即：噪声系数反映了信号经过系统后信噪比恶化的程度，它总是一个大于1的数，也就是说信号经过系统后信噪比是恶化了。噪声系数是射频电路的关键指标之一，它决定了接收机的灵敏度，影响着模拟通信系统的信噪比和数字通信系统的误码率。无线通信和卫星通信的快速发展对器件、子系统和系统的噪声性能要求越来越高[7]。式（2-2）对单

7、级放大器而言，其噪声系数的计算为：其中NFmin为晶体管最小噪声系数，是由放大器的管子本身决定的，Γopt、Rn和Γs分别为获得NFmin时的最佳源反射系数、晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入端的源反射系数。2.2放大器增益G：放大器的增益通常被定义为传输给负载ZL的平均功率与信号源的最大资用功率之比：G=PL/PS式（2-3）增益通常在阻性信号源和端接阻性负载的情况定义的，这表明了信号源的资用功率都提供给了负载。放大器的资用功率经输出口适当匹配提供了终端，并且增益的值通常是在固定的频点上测到的

8、，又由于大多数放大器的增益-频率曲线的不平坦性，因此还必须说明增益的平坦度。提高低噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利，但低噪声放大器的增益过高会影响整个接收机的动态范围[8]。所以，一般来说低噪声放大器的增益确定应与系统的整机噪声系数、接收机动态范围等结合起来考虑。2.3输入输出驻波比驻波比全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR,表征了系统输入输出回路的匹配情况。当两个回路阻抗数值一样时，即达到完全匹配，反射系数等于0，驻波比为1，这是一种理想的状况，但实际上总存在反射，所以驻波比总是