一种新型全集成cmos低噪声放大器优化设计方法

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1、第5卷第1期2010年1月中国科技论文在线SciencepaperOnline47一种新型全集成CMOS低噪声放大器优化设计方法黄晓华，王先锋，陈抗生，周金芳（浙江大学信息与电子工程学系电子信息技术与系统研究所，杭州310027）摘要：提出一种以几何规划作为全局搜索算法的全集成低噪声放大器优化方法。在优化过程中，将功耗、输入匹配、器件尺寸等性能参数表示为约束条件，将片上电感寄生电阻噪声和晶体管噪声表示为优化目标，从而将复杂的全集成LNA优化问题转化为一个能够进行高效求解的几何规划问题。版图后仿真结果表明，在2.4GHz工作频率下，低噪放的功耗为4.8mW，正向增

2、益S21可达17.4dB，反射参数S11、S22均小于-20dB，三阶互调点IIP3为-4.2dBm，噪声系数NF仅为2.0dB。关键词：全集成；CMOS低噪声放大器；输入匹配；功耗约束；噪声优化中图分类号：TN722.3文献标志码：A文章编号：1673－7180(2010)01－0047－5AnoveldesignoptimizationmethodoffullyintegratedCMOSlownoiseamplifierHuangXiaohua，WangXianfeng，ChenKangshen，ZhouJinfang(ResearchInstituteo

3、fElectronicInformationTechnologyandSystem,DepartmentofInformationandElectronicEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Ageometricprogramming(GP)-basedglobaloptimizationmethodoffullyintegratedCMOSlownoiseamplifier(LNA)ispresented.Bysettingthecircuitcomponentsandper

4、formancespecificationsofLNAasdesignconstraints,transistornoiseandparasiticresistancenoiseintheintegratedgateinductorasoptimizationobjective,thecomplicateddesignproblemwasformulatedasageometricprogrammingproblem.Theresultsofthepost-layoutsimulationshowedthatthe2.4GHzLNA,basedonCMOStec

5、hnology,consumedalowDCpowerof4.8mW,noisefigureof2.0dB,powergainS21of17.4dB,S11,S22below-20dB,andinputthird-orderintermodulationproductof-4.2dBm.Keywords:fullyintegrated；CMOSlownoiseamplifier；inputmatching；powerdissipationconstrained；noiseoptimization射频接收机前端的第一个有源电路，它的噪声系数、功0引言耗、增益、输入

6、匹配、线性度等指标对整个无线通信系现代无线通讯设备不断地朝着低成本、低功耗、高统的性能起着重要的作用，其中LNA的噪声系数几乎集成度方向发展，使得基于CMOS工艺的射频集成电决定了整个接收机的噪声性能。路设计成为近年来的研究热点。低噪声放大器(LNA)是在片上系统(systemonchip，SOC)中，高性能的收稿时间：2009-12-02基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20060335065)作者简介：黄晓华(1986－)，男，硕士研究生，主要研究方向：射频集成电路通信联系人：周金芳，副教授，主要研究方向：射频集成电路，zhoujf@zju.edu.

7、cn第5卷第1期48中国科技论文在线SciencepaperOnline2010年1月全集成LNA设计一直是个难点。迄今为止，有很多源共栅源级电感负反馈(cascodesourceinductive[8]文献致力于全集成LNA的噪声优化。由于LNA结degeneration，CSID)结构，如图1所示。其中跨导管构复杂，大部分文献在分析电路的噪声时，往往专M1源级接负反馈电感Ls以实现输入阻抗匹配，栅极接[1-4]注于晶体管噪声的优化，而忽略了对电感寄生电电感Lg，栅源接电容Cex调整LNA电路的谐振频点，阻噪声的分析。因为片上电感的品质因数都比较低，Lo、Co

8、1、Co2共同决定电路的