0.18μm RFCMOS技术的3.1-10.6GHz超宽带低噪放大器设计

本文探讨了一种创新的超宽带低噪声放大器（LNA）设计，专为3.1至10.6 GHz的无线通信应用而开发。该LNA采用先进的0.18微米RFCMOS技术，旨在降低复杂性并优化性能。设计的核心理念是利用电流重用（current reuse）技术，这是一种能量效率高的电路设计策略，通过重复利用电流路径来减少电阻损耗，从而提高放大器的整体效率。 第一阶段设计中，电阻电流重用技术与双重电感退化（dual inductive degeneration）方法结合使用，实现了宽频带输入匹配，确保信号在进入后续级放大之前能够有效地被接收。这种方法有助于减小噪声，因为更多的信号能量被集中在有用频率上，减少了外部噪声的影响。 第二级是通用源放大器，采用电感峰值技术，能够提供高增益的同时保持频率响应的平坦性。这种设计不仅扩大了-3 dB带宽，还提高了整体放大器的稳定性，确保了在宽广频段内的性能一致性。 实验结果显示，这款超宽带LNA在3.1至10.6 GHz频率范围内达到了最大功率增益15.6 dB，反向隔离度高达-45 dB，显示了出色的信号传输能力。在噪声系数（NF）方面，它在要求的频带内表现优异，噪声系数最低可达2.8-4.7 dB，这对于许多通信系统来说是非常关键的参数，因为它决定了接收信号质量。此外，尽管功能强大，该LNA的功耗控制在14.1 mW，这在能耗效率上是一大亮点。 输入参考的三阶交调点（IIP3）在6 GHz时为-7.1 dBm，这是一个衡量放大器线性性能的重要指标，表明了在高功率水平下放大器仍能保持良好的线性行为。尺寸紧凑，包括测试焊盘在内，芯片面积仅为0.8 mm × 0.9 mm，适合于集成度要求高的现代电子设备。 总结来说，这篇论文提出了一种利用电流重用技术设计的高性能、低功耗、小型化的超宽带CMOS LNA，对于无线通信系统的设计者来说，提供了极具价值的解决方案，能够在保证信号质量和效率的同时，实现高效能和小型化的需求。