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近年来,随着万物互联的物联网时代以及大数据时代的来临,人们对于高速、低延时、稳定的无线通信服务需求越来越迫切。相比于传统的WLAN2.4GHz应用,新一代802.11ac/ax协议标准工作在5GHz频段上,干扰更小并且采用更高的带宽实现了Gbps级的数据传输速率。宽带的无线通信系统不仅数据吞吐量远高于窄带系统,同时也符合当前多模多频的应用趋势,但是要在较宽的频带内做到各项指标均比较平坦,也具有非常大的挑战性。 低噪声放大器作为射频接收机的第一个有源电路模块,其基本作用就是在尽量减小噪声放大的前提下将天线传输过来的射频信号进行放大,它的性能将直接影响系统的噪声特性,因此研制一个性能良好的低噪声放大器获得了业界的广泛关注并成为研究热点。针对上述情况,本文设计了一款应用于新一代802.11ac/ax无线局域网5GHz频段的宽带低噪声放大器,主要的研究工作如下: 1)研究了低噪声放大器的理论基础,包括所用SiGe BiCMOS工艺的器件模型和噪声模型、二端口网络噪声分析、低噪声放大器的关键指标和拓扑结构。通过查阅大量文献研究了频带展宽技术,并且对比了级联放大器结构和单级放大器结构各自的特点。 2)提出了一种两级级联的低噪声放大器结构,第一级采用射极电感负反馈结构,第二级采用并联负反馈共射放大器结构,输入端采用π型网络实现匹配,输出端外加串联电感有效优化了输出匹配。 3)基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺,利用Cadence公司的Virtuoso LayoutEditor完成了版图绘制,借助Calibre提取寄生参数完成了后仿真并且成功流片,所有元件均采用片上实现。 4)采用在片测试的方式对设计芯片进行了测试,测试结果表明在5~6GHz工作频段内,该低噪声放大器实现的增益为10.3dB,输入反射系数为-14.6dB,输出反射系数为-12.8dB,噪声系数小于2.6dB,输入1dB功率压缩点在-17到-18dBm之间。除了增益略微不足以外,其他各项指标均比较良好,符合无线接收机前端模块的需求。