【摘要】：隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展,以往的窄帶低速傳輸已經(jīng)難以滿足用戶需求,寬帶高速傳輸將是未來的主流趨勢。超寬帶技術(shù)以其高速、低功耗和低成本被視為未來寬帶高速傳輸?shù)闹髁骷夹g(shù)之一。作為射頻前端中的核心部分,超寬帶低噪聲放大器的性能決定著寬帶系統(tǒng)的整體性能,因而研究并優(yōu)化寬帶CMOS低噪聲放大器將具有重要意義。首先,本文分析比對了常見的幾種寬帶輸入級(jí)結(jié)構(gòu),并在折衷考慮了有效帶寬、元件數(shù)量以及傳輸效果的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了三階巴特沃斯高通濾波器作為輸入匹配網(wǎng)絡(luò)。其次,針對噪聲和匹配之間的矛盾關(guān)系,本文摒棄在柵源之間并聯(lián)電容的方法,改用電阻反饋加以解決,并研究了反饋元件對輸入級(jí)的影響。然后,本文研究了直接匹配和源跟隨器匹配兩種輸出方式在匹配、噪聲和增益方面的特性。在此基礎(chǔ)上提出了兩級(jí)共源共柵結(jié)構(gòu)的輸出方式,以此緩解了初級(jí)增益壓力。同時(shí),為了少用大電感,本文采用并聯(lián)峰化結(jié)構(gòu)和串聯(lián)至并聯(lián)等效優(yōu)化了二階高通濾波器輸出網(wǎng)絡(luò)。此外,針對增益滾降,本文又提出了在級(jí)間內(nèi)插電感,使其與柵源電容諧振抬高高頻增益的解決方案,從而優(yōu)化了高頻端增益和增益平坦度。最后,采用TSMC 0.18μm RF CMOS工藝,在Spectre RF下對寬帶LNA進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明,在0.8~2.5GHz的工作頻帶內(nèi),LNA采用1.8V供電,輸入輸出匹配均小于-12dB,噪聲系數(shù)小于3dB,增益大于16.5dB,增益帶內(nèi)波動(dòng)在1.75d B以內(nèi),在1.6GHz處的三階交調(diào)為-5.05dBm。
[Abstract]:With the development of modern communication technology, the narrow band low speed transmission has been difficult to meet the needs of users, broadband high-speed transmission will be the mainstream trend in the future. Ultra-wideband (UWB) technology is regarded as one of the mainstream technologies of broadband high-speed transmission in the future because of its high speed, low power consumption and low cost. As the core part of RF front-end, the performance of UWB LNA determines the overall performance of broadband system. Therefore, it is very important to study and optimize the Wideband CMOS LNA. Firstly, several common broadband input level structures are analyzed and compared, and a third-order Butterworth high-pass filter is designed as an input matching network on the basis of considering the effective bandwidth, the number of components and the transmission effect. Secondly, in view of the contradiction between noise and matching, the method of parallel capacitance between gate sources is abandoned, and resistive feedback is used to solve the problem, and the effect of feedback element on input stage is studied. Then, the characteristics of direct matching and source follower matching in matching, noise and gain are studied. On the basis of this, the output mode of two-stage common-gate structure is proposed to relieve the primary gain pressure. At the same time, in order to reduce the use of large inductance, the output network of second-order high-pass filter is optimized by using parallel peaking structure and series-parallel equivalent. In addition, for the gain rolling down, an interstage interpolation inductor is proposed to raise the high frequency gain by resonant with the gate source capacitance, thus the gain and flatness of the high frequency end are optimized. Finally, wideband LNA is simulated under Spectre RF using TSMC 0.18 渭 m RF CMOS process. The simulation results show that 1.8V power supply is used in the operating band of 0.8~2.5GHz, the input and output matching are less than -12dB, the noise coefficient is less than 3dB, the gain is more than 16.5 dB, the fluctuation in the gain band is less than 1.75dB, and the third-order intersection at 1.6GHz is -5.05dBm.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN722.3

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