硅基工藝低噪聲放大器的研究.pdf

1、隨著無線通信技術的發(fā)展，以相控陣雷達、GSM/CDMA/LTE、WiFi以及Bluetooth為代表的一系列軍用和民用產品對無線通信系統(tǒng)的性能要求不斷提高。當前，無線通信系統(tǒng)正朝著高性能、低成本和高集成度的方向發(fā)展。低噪聲放大器作為無線通信系統(tǒng)射頻模擬前端的關鍵模塊之一，其噪聲、功率增益、線性度和電壓駐波比等參數指標直接影響整個無線通信系統(tǒng)的性能。由于硅基工藝低成本、高集成度等優(yōu)點，基于硅基工藝設計制備低噪聲放大器成為射頻領域的研究熱點

2、。這對高性能、低成本的無線通信產品的開發(fā)應用具有重要意義。
　　本文圍繞硅基工藝的射頻低噪聲放大器設計展開研究，在分析硅基工藝低噪聲放大器的國內外研究進展和發(fā)展趨勢的基礎上，針對SiGe BiCMOS和CMOS兩種工藝條件，對基于HBT和NMOS晶體管的低噪聲放大器的噪聲特性、電路拓撲結構及電路設計方法進行了系統(tǒng)的分析研究。本文的主要研究工作包括:
　　1、基于IBM0.18tm SiGe BiCMOS工藝設計了一款應用于K

3、u波段相控陣雷達系統(tǒng)的低噪聲放大器。根據系統(tǒng)指標要求，選取了兩級共射-共基（cascode）結構的級聯(lián)電路。第一級在共射極引入簡并電感以優(yōu)化噪聲性能，第二級主要用于提高功率增益和線性輸出功率。為了提高線性度，本文充分考慮HBT的整流作用，在不增加芯片面積和復雜度的情況下，引入線性補償偏置電路提高放大器的線性度。仿真結果表明，在電源電壓3.3V時，噪聲系數低于4dB，功率增益大于22dB。在中心頻率16.5GHz處，1dB壓縮大于6.5d

4、Bm。與采用傳統(tǒng)電阻分壓偏置的放大器相比，本文設計放大器的1dB壓縮點功率增大了一倍。
　　2、針對我國TD-LTE無線通訊的通信頻帶，分析比較了幾種CMOS工藝下的噪聲優(yōu)化方法，提出了一種在功耗約束條件下同時實現噪聲匹配和功率匹配的方法?；赨MC0.18μm CMOS工藝設計了一款兩級cascode級聯(lián)結構的低噪聲放大器，并完成了電路原理圖設計、版圖繪制和流片。仿真結果表明，當電源電壓為1.8V時，放大器的工作頻率范圍在257