本文關(guān)鍵詞：CMOS射頻前端低噪聲放大器研究與設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：射頻無線通信技術(shù)經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展,憑借其便利性、高效性等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。與此同時(shí),市場上對(duì)射頻無線通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)提出了更高要求,比如能工作在更低電壓、電路具有更低功耗、更小尺寸以及更寬的工作帶寬等。在射頻接收機(jī)前端電路中,低噪聲放大器作為最重要的模塊之一,其性能優(yōu)劣程度對(duì)整個(gè)接收機(jī)的噪聲系數(shù)、靈敏度等性能有決定性的影響,因而研究高性能的低噪聲放大器,具有重要的理論與實(shí)踐意義。本論文的主要目的是深入研究低噪聲放大器的相關(guān)理論以及設(shè)計(jì)技術(shù),并且使用CMOS工藝設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的低噪聲放大器電路。為了實(shí)現(xiàn)此目的,本論文首先詳細(xì)研究與分析了設(shè)計(jì)低噪聲放大器需要掌握的射頻集成電路理論,如S參數(shù)理論、噪聲理論、射頻集成電路器件等,同時(shí)對(duì)電流復(fù)用技術(shù)、噪聲消除技術(shù)這兩種設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。然后在此基礎(chǔ)上,完成了以下三款低噪聲放大器的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證：(1)設(shè)計(jì)了一款使用共源共柵結(jié)構(gòu)與電流復(fù)用技術(shù)的2.4GHz窄帶低噪聲放大器,并且進(jìn)行了前仿真驗(yàn)證。該窄帶低噪聲放大器在2.4GHz處的增益為23.5dB,輸入輸出反射系數(shù)均小于-16dB,噪聲系數(shù)為0.72dB,在1.5V電壓供電下功耗為4.9mW,輸入三階交調(diào)點(diǎn)為-1.6dBm。(2)通過采用折疊共源共柵結(jié)構(gòu),同時(shí)利用正體偏置效應(yīng),使電路的供電電壓與功耗得到優(yōu)化,設(shè)計(jì)了一款工作在2.4GHz窄帶低噪聲放大器。前仿真結(jié)果顯示,該低噪聲放大器在0.5V電壓供電下電路功耗1.83mW,2.4GHz處增益為23.8dB,噪聲系數(shù)0.62dB,輸入反射系數(shù)為-28.2dB,輸出反射系數(shù)為-24.8dB。(3)通過研究寬帶低噪聲放大器相關(guān)理論,針對(duì)噪聲性能與增益性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),采用兩級(jí)電阻反饋電流復(fù)用結(jié)構(gòu)與噪聲消除技術(shù),設(shè)計(jì)了一款工作在2-5GHz的寬帶低噪聲放大器。對(duì)該寬帶低噪聲放大器進(jìn)行了前仿真驗(yàn)證,之后完成了版圖設(shè)計(jì)與后仿真驗(yàn)證。后仿真結(jié)果顯示,在1.5V電壓供電下,電路功耗為9.03 mw。在2-5GHz的工作頻率內(nèi),噪聲系數(shù)小于2.75dB,最高增益達(dá)到20.5dB,輸入和輸出反射系數(shù)均小于-10dB,反向增益在-38dB以下并且輸入三階交調(diào)點(diǎn)在3GHz處為-4.98dBm。
【關(guān)鍵詞】：CMOS 低噪聲放大器 窄帶 寬帶 仿真
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN722.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-11
• 1.1 課題研究背景與意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 論文主要工作與結(jié)構(gòu)10-11
• 第2章 低噪聲放大器的基本理論11-32
• 2.1 二端口網(wǎng)絡(luò)理論與S參數(shù)理論11-13
• 2.2 噪聲理論13-19
• 2.2.1 噪聲源13-16
• 2.2.2 端口網(wǎng)絡(luò)噪聲理論16-19
• 2.3 低噪聲放大器的穩(wěn)定性19-20
• 2.4 低噪聲放大器的線性度20-22
• 2.4.1 輸入1dB增益壓縮點(diǎn)20-21
• 2.4.2 輸入三階交調(diào)點(diǎn)21-22
• 2.5 射頻集成電路器件22-24
• 2.6 低噪聲放大器設(shè)計(jì)技術(shù)24-29
• 2.6.1 電流復(fù)用技術(shù)25-26
• 2.6.2 噪聲消除技術(shù)26-29
• 2.7 低噪聲放大器的相關(guān)性能指標(biāo)29
• 2.8 低噪聲放大器的版圖設(shè)計(jì)29-32
• 第3章 2.4GHz窄帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì)與仿真32-47
• 3.1 2.4GHz共源共柵窄帶低噪聲放大器設(shè)計(jì)32-40
• 3.1.1 輸入阻抗匹配結(jié)構(gòu)分析32-36
• 3.1.2 偏置電路的設(shè)計(jì)36-37
• 3.1.3 2.4GHz共源共柵窄帶低噪聲放大器完整電路圖37
• 3.1.4 窄帶低噪聲放大器LNA1的前仿真結(jié)果37-40
• 3.2 2.4GHz折疊共源共柵結(jié)構(gòu)低噪聲放大器電路設(shè)計(jì)40-45
• 3.2.1 低電壓低功耗電路的研究40-42
• 3.2.2 2.4GHz折疊共源共柵結(jié)構(gòu)低噪聲放大器完整電路圖42-43
• 3.2.3 窄帶低噪聲放大器LNA2的前仿真結(jié)果43-45
• 3.3 性能比較45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 2-5GHz寬帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì)與仿真47-59
• 4.1 輸入阻抗匹配結(jié)構(gòu)分析47-50
• 4.1.1 共柵輸入匹配結(jié)構(gòu)47-48
• 4.1.2 電阻負(fù)反饋輸入匹配結(jié)構(gòu)48-49
• 4.1.3 電阻反饋電流復(fù)用輸入匹配結(jié)構(gòu)49-50
• 4.2 寬帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì)50-53
• 4.3 寬帶低噪聲放大器LNA3的仿真驗(yàn)證53-57
• 4.3.1 LNA3的前仿真驗(yàn)證結(jié)果53-55
• 4.3.2 LNA3的版圖設(shè)計(jì)與后仿真驗(yàn)證結(jié)果55-57
• 4.4 性能比較57-58
• 4.5 本章總結(jié)58-59
• 第5章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 本文研究工作總結(jié)59-60
• 5.2 進(jìn)一步工作的展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果65-66
• 致謝66-67

  本文關(guān)鍵詞：CMOS射頻前端低噪聲放大器研究與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：254556