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

【摘要】：射頻無線通信技術經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展,憑借其便利性、高效性等優(yōu)點,在現(xiàn)代社會各個領域得到了廣泛應用。與此同時,市場上對射頻無線通信系統(tǒng)的性能指標提出了更高要求,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)劣程度對整個接收機的噪聲系數(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理論以及設計技術,并且使用CMOS工藝設計出性能優(yōu)良的低噪聲放大器電路。為了實現(xiàn)此目的,本論文首先詳細研究與分析了設計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,同時對電流復用技術、噪聲消除技術這兩種設計技術進行了深入研究。然后在此基礎上,完成了以下三款低噪聲放大器的設計與仿真驗證：(1)設計了一款使用共源共柵結構與電流復用技術的2.4GHz窄帶低噪聲放大器,并且進行了前仿真驗證。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,輸入三階交調點為-1.6dBm。(2)通過采用折疊共源共柵結構,同時利用正體偏置效應,使電路的供電電壓與功耗得到優(yōu)化,設計了一款工作在2.4GHz窄帶低噪聲放大器。前仿真結果顯示,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理論,針對噪聲性能與增益性能進行優(yōu)化設計,采用兩級電阻反饋電流復用結構與噪聲消除技術,設計了一款工作在2-5GHz的寬帶低噪聲放大器。對該寬帶低噪聲放大器進行了前仿真驗證,之后完成了版圖設計與后仿真驗證。后仿真結果顯示,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點在3GHz處為-4.98dBm。
【關鍵詞】：CMOS 低噪聲放大器 窄帶 寬帶 仿真
【學位授予單位】：廣西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 論文主要工作與結構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20-21
• 2.4.2 輸入三階交調點21-22
• 2.5 射頻集成電路器件22-24
• 2.6 低噪聲放大器設計技術24-29
• 2.6.1 電流復用技術25-26
• 2.6.2 噪聲消除技術26-29
• 2.7 低噪聲放大器的相關性能指標29
• 2.8 低噪聲放大器的版圖設計29-32
• 第3章 2.4GHz窄帶低噪聲放大器的設計與仿真32-47
• 3.1 2.4GHz共源共柵窄帶低噪聲放大器設計32-40
• 3.1.1 輸入阻抗匹配結構分析32-36
• 3.1.2 偏置電路的設計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的前仿真結果37-40
• 3.2 2.4GHz折疊共源共柵結構低噪聲放大器電路設計40-45
• 3.2.1 低電壓低功耗電路的研究40-42
• 3.2.2 2.4GHz折疊共源共柵結構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的前仿真結果43-45
• 3.3 性能比較45-46
• 3.4 本章小結46-47
• 第4章 2-5GHz寬帶低噪聲放大器的設計與仿真47-59
• 4.1 輸入阻抗匹配結構分析47-50
• 4.1.1 共柵輸入匹配結構47-48
• 4.1.2 電阻負反饋輸入匹配結構48-49
• 4.1.3 電阻反饋電流復用輸入匹配結構49-50
• 4.2 寬帶低噪聲放大器的設計50-53
• 4.3 寬帶低噪聲放大器LNA3的仿真驗證53-57
• 4.3.1 LNA3的前仿真驗證結果53-55
• 4.3.2 LNA3的版圖設計與后仿真驗證結果55-57
• 4.4 性能比較57-58
• 4.5 本章總結58-59
• 第5章 總結與展望59-61
• 5.1 本文研究工作總結59-60
• 5.2 進一步工作的展望60-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學位期間的科研成果65-66
• 致謝66-67

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

本文編號：254556