论文部分内容阅读
近年来，射频微波技术的应用越来越广泛，主要包括移动通信、卫星通信及无线局域网等。超宽带（UWB）技术由于其传输速率高、功耗低等优点，被誉为未来最理想的短距离无线通信技术之一，近年来受到越来越多人的关注。而作为超宽带接收系统第一级模块的低噪声放大器（LNA），它的性能好坏直接影响整个系统的性能。
本文的目的是设计一款工作于3-10GHz频段，高性能、低成本的低噪声放大器。由于SiGe HB工具有良好的高频性能和良好的高频噪声特性，被选为放大器的有源器件，同时，为节省芯片面积，采用了电阻负反馈的电路结构。
本文首先以单级负反馈放大电路为例，对负反馈技术在放大器中的作用进行分析，并在此基础上设计了一款无电感的超宽带低噪声放大器。为了达到高增益，LNA采用两级级联结构。同时，采用了多重并联和串联反馈技术保证了电路具有良好的输入输出匹配以及增益平坦度。
随后，本文针对增益和噪声特性，对放大器进行了进一步的优化设计。通过选取合适的工作点以及调整反馈电阻值以实现低噪声系数，并将LNA电路中的第二级晶体管用达林顿对代替，以扩展带宽、提升增益。另外，还采用了发射极并联电容的方法，有效地补偿了放大器高频增益下降，改善了整个频带内的增益平坦度。本文在LNA的设计中最大的优点是没有引入电感，这样极大地节省了芯片面积，降低了成本，有利于系统的单片集成。
借用射频集成电路设计软件Advanced Design System（ADS），对放大器各项性能参数进行了仿真，结果表明，在3-10GHz范围内，放大器的S21高达22.3dB以上，增益平坦度小于1dB，噪声系数为3.7～4.6dB，S11和S22在整个频带内均小于-12dB，且放大器无条件稳定，LNA性能良好。
最后，本文介绍了放大器制作中所要用到的SiGe BiCMOS的工艺流程，并给出了一些版图设计规则及设计思想，最终基于JAZZ0.35μm BiCMOS工艺画出了LNA的版图，版图尺寸仅为0.35×0.35m㎡，充分显示出无电感的设计在节省芯片面积方面的优势。