24g射频低噪声放大器毕业论文

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1、2.4G射频低噪声放大器摘要近年来，以电池作为电源的电子产品得到广泛使用，迫切要求采用低电压的模拟电路来降低功耗，所以低电压、低功耗模拟电路设计技术正成为研究的热点。本文主要讨论电感负反馈cascode-CMOS-LNA（共源共栅低噪声放大器）的噪声优化技术，同时也分析了噪声和输入同时匹配的SNIM技术。关键字：低噪声放大器；噪声系数；低电压、低功耗；共源共栅；噪声匹配2.4GRFLNAAbstract:Inrecentyears,electronicswithbatterysupplyarewidel

2、yused,whichcriesforadoptinglowvoltageanalogcircuitstoreducepowerconsumption,solowvoltage,lowpoweranalogcircuitdesigntechniquesarebecomingresearchhotspot.ThispapermainlydiscussesnoisefigureoptimizationtechniquesforinductivelydegeneratedcascodeCMOSlow-nois

3、eamplifiers(LNAs)withon-chipinductors.Anditreviewsandanalyzessimultaneousnoiseandinputmatchingtechniques(SNIM).Keywords：low-noiseamplifier(LNA)；noisefigure；lowvoltagelowpower；cascode；noisematching.1引言在最近的十多年来，迅猛发展的射频无线通信技术被广泛地应用于当今社会的各个领域中，如：高速语音来，第3代移动通

4、信(3G)、高速无线互联网、Bluetooth以及利用MPEG标准实现无线视频图像传输的卫星电视服务等技术是日新月异，无线通讯技术得到了飞速发展，预计到2010年，无线通信用户将达到10亿人[1]，并超过有线通信用户。这种潜在的市场造成了对射频集成电路的巨大需求。原来的混合电路由于不能满足低成本、低功耗和高集成度的要求，而必然要被集成度越来越高的集成电路所取代，并最终形成单片射频收发机芯片。典型的射频收发设备除了对功耗、速度、成品率等性能的要求外，还要考虑噪声、线性范围、增益等指标。在硅CMOS，BiC

5、MOS、双极工艺、GaAsMESFET，异质结双极晶体管(HBT)，GeSi器件等众多工艺中，虽然硅CMOS的高频性能和噪声性能不是最好的，但是由于它的工艺最为成熟、成本最低、功耗最小、应用也最为广泛，且随着工艺水平的不断提高，硅CMOS的频率特性和噪声特性正在逐渐得到了改善。重要的是，只有采用硅CMOS工艺才能最终实现单片集成。因此，CMOS射频集成电路是未来的发展趋势[1]。近几十年来，世界各国的研究人员在CMOS射频集成电路的设计和制作方面进行了大量的研究和探索，使CMOS射频集成电路的性能不断得

6、以改善。乐观的估计，在最近几年里，CMOS射频集成电路将彻底改变无线通信的面貌。射频接收机通常有四种结构：超外差结构、直接变频结构、宽中频变频结构、和低中频变频结构。这四种结构各有优点和缺点，接收机的结构由系统指标决定，包括系统工作频率、接收机动态范围、功耗和集成度等。图1-1所示为超外差接收机的系统框图。这是较为常用的射频接收机结构。一个完整的射频收发系统包括RF前端和基带处理部分，RF前端又称作接收器，它决定着整个系统的基本性能指标，如误码率、发射功率、信道的抗干扰能力等。而低噪声放大器(LNA)是

7、RF前端的最前端，它直接感应天线接收到的微弱信号，并对其放大，然后传递给后级进行处理，是整个接收通道最为关键的模块之一。因此，本文主要研究2.4GHzLAN在功耗限制和低电压条件下获得低噪声、高线性度的方法。图1-1超外差接收机的系统框图[2]2研究现状及存在的问题近年来，射频集成电路(RFIC)的应用和研究得到了飞速的发展，CMOS射频集成电路的研究更是成为该领域的研究热点。低噪声放大器是射频接收机中的一个关键，它位于接收机系统的第一级，决定着接收机系统的整体噪声系数。在CMOS射频接收前端，低噪声放

8、大器大约占前端功耗的一半左右，由于低功耗和低噪声是一对矛盾，在设计时需要权衡考虑[3]。现在几个应用比较多的无线频段有欧洲433MHz的ISM段，应用于手机GSM的900MHz和1.8GHz，应用于蓝牙(Bluetooth)的2.4GHz，以及应用于WLNA的2.4GHz和5GHz，这些频率都可以用目前的CMOS工艺来实现，目前已有相应的少量产品问世。由于CMOS射频集成电路是一门比较新的研究领域，国外也是刚刚起步，这对国内的集成电路行业是