SMIC 0.18μm CMOS工艺低功耗低噪声放大器设计

"本文详细介绍了基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计的低功耗低噪声放大器，采用电流复用两级共源结构，以满足无线通信系统对低功耗和高性能的需求。在2.4 GHz工作频率下，该放大器表现出26.26 dB的功率增益，-27.14 dB的输入回波损耗S11，-16.54 dB的输出回波损耗S22，-40.91 dB的反向隔离度，以及1.52 dB的噪声系数。在1.5 V供电电压下，静态功耗仅为8.6 mW，运行稳定。" 低功耗CMOS低噪声放大器的设计对于无线通信系统的高效能和低能耗至关重要。CMOS技术因其高集成度和低成本而在无线射频收发系统中广泛应用。低噪声放大器（LNA）作为接收机的第一级，其性能直接影响整个系统的接收质量。理想的LNA应具备优秀的噪声性能、足够的增益和良好的线性度，同时需要与前端源阻抗匹配。 本文中提到的电流复用两级共源LNA是一种有效的功耗降低策略。通过CS-CS级联结构，晶体管M0和M1形成电流镜，共享偏置电流，从而减少整体电流消耗。输入和输出匹配网络由电感和电容组成，确保信号的有效传输和阻抗匹配。电阻R2的选择考虑了避免对交流信号通路的影响，而大电阻R1则有助于降低偏置电路的附加功耗。 在2.4 GHz的中心频率下，该LNA实现了26.26 dB的功率增益，这意味着它能够显著提升输入信号的强度，便于后续级联电路的处理。输入回波损耗S11和输出回波损耗S22分别为-27.14 dB和-16.54 dB，表明信号在进入和离开LNA时的反射较小，有利于提高信号质量和传输效率。反向隔离度为-40.91 dB，意味着LNA能够有效地阻止反馈到输入端的信号，防止干扰和自激。 噪声系数是衡量LNA对信号噪声影响的关键参数，1.52 dB的噪声系数意味着LNA引入的额外噪声非常低，这对于保持接收机的整体噪声性能至关重要。在1.5 V的低电压供电下，仅8.6 mW的静态功耗证明了该设计的高效能和低功耗特性。 总结，本文通过详细分析电流复用两级共源LNA的电路结构和优化措施，展示了如何在保证性能的同时实现低功耗目标。这种设计方法对于开发适用于物联网、无线传感器网络和其他低功耗无线通信应用的高效LNA具有重要的参考价值。