第
44
卷第
11
期
2013
年
11
月
中南大学学报(自然科学版)
Journal
of
Central
South
University
(Science
and
Technology)
用于
GPS
卫星导航系统的低躁声放大器设计
I
页勇
1
,周仁杰
1
,段炼
1
,甘业兵口,
3
,马成炎口,
3
,日十甜春
1
(1.
中国科学院微电子研究所,北京,
100029;
2.
杭州中科微电子有限公司,浙江杭州,
310053;
3.
嘉兴联星微电子有限公司,浙江嘉兴,
314000)
Vol.44
No.11
Nov.
2013
摘要:采用
0.18
阳
n
SiGe
BiCMOS
工艺设计一个用于
GPS
卫星导航系统射频前端电路的低噪声放大器。该低噪
声放大器采用
BiFET(Bipolar-MOSFET)
Cascode
结构可以同时实现极低噪声和高线性度。采用异质结晶体管
(heterogenous
bipolar
位
ansistor,
HBT)
作为输入管以提供低噪声性能,
Cascode
级采用
MOSFET
管来提高线性度。
与传统的全
HBT
管或全
MOSFET
管相比,这种混合结构能更方便地实现噪声、增益和线性度之间的折中设计。
当该低噪声放大器在
2.85
v
电源电压下工作时,消耗
3.7mA
电流,提供
19
dB
功率增益,噪声系数为
0.9
dB,
输入
1
dB
压缩点为
0.065mW
。
关键词:低噪声放大器;噪声系数;
BiFET
Cascode
结构;线性度
中图分类号:
TN772
文献标志码:
A
文章编号:
1672-7207(2013)11-4513-07
Design
of
low noise amplifier
for
GPS
receiver
XIANG
Yong1,
ZHOU
Renjie1,
DUAN
Lian
1,
GAN
Yebing1·
2·
3,
MA
Chenyan1·
2·
3,
YE
Tianchun1
(1. Institute
of
Microelectronics, The
Chin
巳
se
Academy
of
Science, Beijing 100029, China;
2.
Hang
才
iou
Zhongke Microelectronics Co. Ltd.,
Hang
才
iou
310053, China;
3. Jiaxing Lianxing Microelectronics Co. Ltd., Jiaxing 314000, China)
Abstract:
The design
and
implementation
of
a low
noise
缸叩
lifier
(LNA) based on 0.18 µm SiGe
BiCMOS
process for
the RF circuits
in
GPS receivers was presented.
It
uses a
BiFET
Cascode structure
and
achieves ultra low noise
and
considerable linearity simultaneously. The heterogenous bipolar transistor (HBT) input transistor provides very low noise
and
a cascode
MOSFETα
由
ances
the linearity. With the use
of
出
is
mixed approach, it is easier
to
realize the trade-off
between gain, noise figure, linearity
and
power
cons
田叩
tion
than
出巳
conventional
full-HBT or full-MOSFET structures.
The
LNA
consumes total 3.7
mA
current under 2.85 V supply voltage and results
in
a simulated noise
figur
甜的
of0.9
dB, a power gain
of
19 dB, a input 1 dB compression
power(ICPl)
of0.065
mW.
Key
words:
LNA; noise figure;
BiFET
Cascode;
lin
巳
arity
低噪声放大器
(low
noise
amplifier,
LNA
)作为射频
接收机的最前端模块,其噪声性能直接决定了整个接
收机的噪声系数[
1-3
],从而影响接收机系统的接收灵敏
收稿日期
z
2012
一
10
一
15
;修回日期
z
2013-01
一
10
度。低噪声放大器除了尽可能地引入低噪声之外,还
要求提供一定的功率增益以抑制后级模块噪声对整个
接收机噪声性能的影响,良好的输入输出阻抗匹配特
基金项曰:嘉兴市科技计划项目(
2012BZ5006
):嘉兴市南湖区科技计划项目(
2011QG06
):国家“核高基”重大专项(
2009ZX01031-002-008)
通信作者
z
马成炎(
1963
一),男,江苏南通人,研究员,博士生导师,从事模拟射频集成电路和无线通信系统的设计和研究;电话
z
13670009918;
E-mail:
machengyan@casic.ac.cn
第
44
卷第
11
期
2013
年
11
月
中南大学学报(自然科学版)
Journal
of
Central
South
University
(Science
and
Technology)
用于
GPS
卫星导航系统的低躁声放大器设计
I
页勇
1
,周仁杰
1
,段炼
1
,甘业兵口,
3
,马成炎口,
3
,日十甜春
1
(1.
中国科学院微电子研究所,北京,
100029;
2.
杭州中科微电子有限公司,浙江杭州,
310053;
3.
嘉兴联星微电子有限公司,浙江嘉兴,
314000)
Vol.44
No.11
Nov.
2013
摘要:采用
0.18
阳
n
SiGe
BiCMOS
工艺设计一个用于
GPS
卫星导航系统射频前端电路的低噪声放大器。该低噪
声放大器采用
BiFET(Bipolar-MOSFET)
Cascode
结构可以同时实现极低噪声和高线性度。采用异质结晶体管
(heterogenous
bipolar
位
ansistor,
HBT)
作为输入管以提供低噪声性能,
Cascode
级采用
MOSFET
管来提高线性度。
与传统的全
HBT
管或全
MOSFET
管相比,这种混合结构能更方便地实现噪声、增益和线性度之间的折中设计。
当该低噪声放大器在
2.85
v
电源电压下工作时,消耗
3.7mA
电流,提供
19
dB
功率增益,噪声系数为
0.9
dB,
输入
1
dB
压缩点为
0.065mW
。
关键词:低噪声放大器;噪声系数;
BiFET
Cascode
结构;线性度
中图分类号:
TN772
文献标志码:
A
文章编号:
1672-7207(2013)11-4513-07
Design
of
low noise amplifier
for
GPS
receiver
XIANG
Yong1,
ZHOU
Renjie1,
DUAN
Lian
1,
GAN
Yebing1·
2·
3,
MA
Chenyan1·
2·
3,
YE
Tianchun1
(1. Institute
of
Microelectronics, The
Chin
巳
se
Academy
of
Science, Beijing 100029, China;
2.
Hang
才
iou
Zhongke Microelectronics Co. Ltd.,
Hang
才
iou
310053, China;
3. Jiaxing Lianxing Microelectronics Co. Ltd., Jiaxing 314000, China)
Abstract:
The design
and
implementation
of
a low
noise
缸叩
lifier
(LNA) based on 0.18 µm SiGe
BiCMOS
process for
the RF circuits
in
GPS receivers was presented.
It
uses a
BiFET
Cascode structure
and
achieves ultra low noise
and
considerable linearity simultaneously. The heterogenous bipolar transistor (HBT) input transistor provides very low noise
and
a cascode
MOSFETα
由
ances
the linearity. With the use
of
出
is
mixed approach, it is easier
to
realize the trade-off
between gain, noise figure, linearity
and
power
cons
田叩
tion
than
出巳
conventional
full-HBT or full-MOSFET structures.
The
LNA
consumes total 3.7
mA
current under 2.85 V supply voltage and results
in
a simulated noise
figur
甜的
of0.9
dB, a power gain
of
19 dB, a input 1 dB compression
power(ICPl)
of0.065
mW.
Key
words:
LNA; noise figure;
BiFET
Cascode;
lin
巳
arity
低噪声放大器
(low
noise
amplifier,
LNA
)作为射频
接收机的最前端模块,其噪声性能直接决定了整个接
收机的噪声系数[
1-3
],从而影响接收机系统的接收灵敏
收稿日期
z
2012
一
10
一
15
;修回日期
z
2013-01
一
10
度。低噪声放大器除了尽可能地引入低噪声之外,还
要求提供一定的功率增益以抑制后级模块噪声对整个
接收机噪声性能的影响,良好的输入输出阻抗匹配特
基金项曰:嘉兴市科技计划项目(
2012BZ5006
):嘉兴市南湖区科技计划项目(
2011QG06
):国家“核高基”重大专项(
2009ZX01031-002-008)
通信作者
z
马成炎(
1963
一),男,江苏南通人,研究员,博士生导师,从事模拟射频集成电路和无线通信系统的设计和研究;电话
z
13670009918;
E-mail:
machengyan@casic.ac.cn