28nm CMOS中5G接收机的低噪声放大器设计

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"JSSC_202103 - 一篇关于在28纳米CMOS工艺中设计用于5G接收机的0.02-4.5 GHz低噪声晶体管放大器的文章" 本文详细介绍了在28纳米互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺中实现的一种针对5G接收机的新型低噪声放大器(LNA)设计。标题为"404 IEEE Journal of Solid-State Circuits, VOL. 56, NO. 2, FEBRUARY 2021 A0.02–4.5-GHz LNA in 28-nm CMOS for 5G:利用噪声减少和电流复用技术"。该论文发表在电气与电子工程师协会(IEEE)的固体状态电路期刊(JSSC)上,主要关注晶体管级集成电路设计。 文章的核心创新在于提出了一种新的噪声降低/消除技术,以提高宽带低噪声跨导放大器(LNTA)的噪声系数(NF)。LNTA由一个用于宽频带输入匹配的共栅(CG)级和一个用于取消CG级噪声和失真的共源(CS)级组成。为了进一步降低噪声,设计中还应用了减少通道热噪声的技术。此外,通过电流复用,即在同一晶体管中重复使用电流,既增加了CS晶体管的跨导,又保持了其较低的功率消耗。 实验结果显示,采用28纳米CMOS工艺制造的这种新型LNTA可以驱动外部50欧姆负载,并在1伏单电源供电下,以4.5毫瓦的功率运行。其在20 MHz至4.5 GHz的3-dB带宽范围内实现了2.09-3.2 dB的噪声系数和优于-10 dB的输入回波损耗(S11)。同时,增益(S21)达到15.2 dB,而输入第三阶 intercept 点(IIP3)为-4.6 dBm。 这篇论文揭示了如何通过精细的电路设计和创新的噪声管理策略,在有限的功率预算下实现高性能的5G通信接收前端。这种低噪声放大器设计对于提高5G无线通信系统的整体性能,特别是在射频接收链中的噪声抑制和效率方面具有重要意义。通过在28纳米工艺中实现这种高性能LNA,设计者展示了在先进工艺节点上实现高效、低噪声射频组件的可能性,这对于满足5G网络对高数据速率和低延迟的需求至关重要。