5-6GHz 802.11ac SiGe BiCMOS低噪声放大器设计

"该文章介绍了一款应用于802.11ac标准的低噪声放大器，设计基于IBM的0.36微米SiGe BiCMOS工艺，工作在5至6 GHz频段，具备旁路功能。该放大器采用单端发射极电感负反馈结构，旨在平衡噪声系数、增益和稳定性。在5V的工作电压下，其噪声系数为2.2 dB，小信号增益达13.3 dB，旁路噪声系数7.2 dB，插入损耗6.8 dB，输入三阶交调点约为10.2 dBm。" 在无线局域网络（WLAN）技术不断发展，特别是从802.11b/g进化到支持MIMO的802.11ac标准，对带宽、数据速率和传输速度的需求日益增长。802.11ac标准提供了每链路高达6 Gbps的传输速率，推动了高集成度IC模块的使用以降低成本。低噪声放大器（LNA）作为接收机的关键组件，其噪声系数和增益直接影响整个系统的灵敏度。 传统的高频LNA可能会采用GaAs、Si-BJT或MESFET工艺，但这些工艺成本较高。相比之下，SiGe BiCMOS工艺提供了一个性价比高的解决方案，结合了双极和CMOS工艺的优点，既能实现高性能，又能保持低功耗。本文提出的LNA设计采用了IBM的0.36微米SiGe BiCMOS工艺，设计了一款适用于5至6 GHz频段的LNA，针对802.11ac标准优化。 LNA的电路设计采用单端发射极电感负反馈结构，这种结构有助于提升输入阻抗的实部，同时减小噪声圆和增益圆之间的距离，增强了稳定性。此外，该设计还考虑了旁路功能，以便在处理较大输入信号时，能够切换到旁路模式，保证系统工作的灵活性。 在实际运行中，该LNA在5.5 GHz时的噪声系数为2.2 dB，表明其具有良好的噪声抑制能力，小信号增益为13.3 dB，这意味着它能够在不引入过多噪声的情况下放大输入信号。旁路模式下的噪声系数为7.2 dB，插入损耗6.8 dB，表明在旁路状态下仍能保持一定的信号质量。输入三阶交调点（IP3）约为10.2 dBm，这反映了LNA在处理非线性信号时的性能，较高的IP3意味着能容忍更高的信号功率而不产生失真。 这款基于SiGe BiCMOS工艺的LNA设计成功地平衡了噪声性能、增益和线性度，适用于802.11ac标准的无线通信环境。其旁路功能和优化的电路结构确保了在不同信号条件下的高效运行，是实现高性能、低成本WLAN解决方案的关键组成部分。