UWB低噪声放大器：9-10.6 GHz微带天线结合差分噪声消除技术应用于IoT

"这篇论文详细介绍了在物联网应用中使用的9-10.6 GHz微带天线和一种具有差分噪声消除技术的超宽带（UWB）低噪声放大器（LNA）。研究集中于设计一个高效、低功耗且成本效益高的接收机前端，以适应不断增长的IoT需求。" 在本文中，研究人员提出了一种新型的UWB接收机前端，它的工作频率覆盖9至10.6 GHz，这是超宽带通信的一个关键频段。接收机前端的核心组件包括一个片外微带天线和一个基于CMOS工艺的差分LNA，后者采用了差分噪声消除技术。这种天线设计为梯形偶极子结构，配备了一个平衡-不平衡转换器，以适应不同类型的连接，并确保在10×10×0.8 mm3的低成本FR4基板上的良好印刷和安装。 平衡-不平衡转换器与天线接地部分集成，其目的是优化天线的阻抗匹配，从而提高整体接收性能。文章指出，差分噪声消除技术是通过在每个差分模块中使用两个产生差分信号的放大器来实现的。这些放大器的输出相减，可以有效地降低噪声，提高信噪比。经过这种DNC处理后，噪声系数（NF）得到了显著改善，同时，功耗仅增加了0.1 mW，体现了高效能的设计。 论文中提出的DNC模块的LNA采用UMC 0.13微米CMOS工艺制造，展示出19 dB的平坦增益，最大噪声系数为2.75 dB，1 dB压缩点为-16 dBm，以及三阶交调截点（IIP3）为-10 dBm。这些参数表明了该放大器在保持高线性度和低噪声性能的同时，能够处理较大的输入功率。整个系统的直流功耗仅为2.8 mW，在1.2 V电源下运行，这符合物联网设备对低功耗的需求。 此外，这篇论文还详细讨论了设计方法、仿真结果和实际测试数据，提供了理论分析和实验验证，以证明所提出的解决方案的有效性和可行性。文章的结论部分可能总结了这种新型UWB LNA在物联网应用中的潜在优势，以及对未来工作的展望，例如进一步降低功耗、提高频率范围或增强抗干扰能力。 这篇研究对于理解如何利用微带天线和差分噪声消除技术优化UWB接收机前端，特别是在IoT环境中的应用，提供了宝贵的信息。这样的技术创新有助于推动无线通信技术的发展，以满足物联网设备日益增长的高性能和低功耗要求。