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1、射频集成电路低噪声放大器研究前景摘要近年来，随着无线通信技术在移动通信、全球互联接入以及物联网等领域越来越广泛的应用。对于现代通信系统往往耍求提供两个甚至更多的无线服务，因此就耍求射频电路前端屮的关键部件低噪声放大器(LowNoiseAmplifier,LNA)能在多个频带下具有放大能力。因此如何能够放大多个频带的宽带低噪声放大器成为研究热点。低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子对抗系统等应用屮的十分重要的部分，常用于接收系统的前端，在放大信号的同时降低噪声干扰，提高系统灵敏度。如果在接受系统的前端连接高性能的低噪声放大器，在低噪声放大器增益足够大的情况下，就能抑制后
2、级电路的噪声，则整个接收机系统的噪声系数将主要取决于放大器的噪声。如果低噪声放大器的噪声系数降低，接收机系统的噪声系数也会变小，信噪比得到改善，灵敏度大大提高。由于可见噪声放大器的性能制约了整个接收系统的性能，对于整个接收系统技术水平的提高，也起了决定性的作用。宽带低噪声放大器是一种需要有良好的输入匹配的部分。输入匹配是要求兼顾阻抗匹配和噪声系数的，对于这两个指标一般来说是耦合在一起的。现有的宽带匹配技术需耍反复协调电路各部分参数，通过对阻抗匹配和噪声系数这两个指标的折小设定来达到输入匹配的要求，因此给设计增大了难度。噪声抵消技术是一种可以有效的将上述两个重要参数进行分
3、离的方法，对降低设计复杂度、缩短设计周期、降低设计成本具有重要意义。现有的噪声抵消电路结构基本上都是基于CMOS工艺的。近年来，随着SiGe技术的发展，SiGeBiCMOS工艺逐渐成为射频集成电路工艺的主流。然而，基于SiGe工艺的采用噪声抵消结构的设计方法还未见报道。因此，本文基于SiGe工艺，开展对工作于0.8-5.2GHz频段低噪声放大器的噪声抵消电路结构的设计研究。研究背景在过去三十多年时间里，射频(RadioFrequency,RF)和无线移动通信是电子信息产业小发展最为迅速的重要分支。射频和无线移动通信使得人与人之间，甚至是人与物之间能够不受时间、地点的限制
4、进行信息交互，诸如手机、无绳电话、全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)及射频识别(RadioFrequencyIDentification,RFID)等应用己渗入我们的生活和工作的齐个领域，这些大大改变了人们的生活和工作的方式。在国外,早在2002年，意大利人Bruccoleri就提出了噪声抵消的方法,即将匹配元件产生的噪声通过两条并联支路传递到信号的输出端吋具有相反的相位。此吋，匹配器件的调节对系统输出噪声的影响可以忽略，噪声系数由其它器件决定。B
5、J,实现了输入阻抗匹配与系统噪声系数的去耦。在国内，对噪声抵消结构的设计也取得了显著的
6、成果。2007年，台湾大学的Chih-FanLiao,Shen-IuanLiu等人使用并联峰化技术,基于0.18um标准CMOS工艺对3.1-10.6频带内的超宽带LNA进行了仿真研究，整个频带内放大器的增益为9.7dB,噪声系数为4.5-5.ldBo2008年,武汉理工大学的吕峰(FengLu),夏磊(XiaLei)引入变压器等技术，同样基于0.18nm标准CMOS工艺，设计了3.5-10.4GHz,增益达到16.3dB,噪声系数小于5.8dB的低噪声放大器。同年厦门大学的高明坤(MingkunGao),李望(WangLi)等人,基于相同工艺,设计了一款应用了有源电感
7、的工作在375MHz-l.8GHz的放大器，其增益高于14dB,噪声系数小于4dB。1996年SrinivasanC.等人利用工作在线性区的M0S管作为并联负反馈来控制增益，实现了一款工作带宽为80MHz的增益可变低噪声放大器，增益变化范围25dB,功耗30mWo2001年,GattaF.等人采用反相结构提出了一种频率为900MHz的全差分CMOS增益可变低噪声放大器，在电流为8mA的情况下噪声系数仅为2dB,这是当吋全差分CMOS增益可变低噪声放大器研究屮在此功耗下最低的噪声系数。2006年，SeungL等人采用三级增益电路结构设计了一款UWB增益可变低噪声放大器,其
8、增益变化范囤过61dB,3dB带宽约200MHz,噪声系数小于12dB。2007年，血Chang-Ching等人基于CMOS工艺，运用串联栅峰化和负载并联峰化等技术实现了一款适用于3.1-5GHZ超宽带系统的增益可变低噪声放大器，测得增益可变低噪声放大器在高增益模式下的噪声为3.2-5.6dB,增益为12.6-15.6dB,低增益模式下增益为7.2-8.ldB,输入输出回波损耗均高于lOdBo2008年，Yong-JuShu等人基于0.13M1工艺，采用电压-电流指数控制电路设计了一种可适用于WCDMA标准的增益可变低噪声放大器，在800
