基于TSMC 0.18um CMOS的低功耗双频段LNA设计

本文介绍了一种基于TSMC 0.18μm CMOS工艺的低功耗双频段低噪声放大器（DB-LNA）。设计的核心在于实现高效的功耗管理和宽频谱性能。首先，在输入级，通过采用两个LC并联谐振网络串联，配合PMOS管的源极负反馈电感，成功地实现了DB-LNA在1.9GHz和2.4GHz两个工作频段下的输入阻抗匹配，确保了信号的有效接收。 放大级的设计尤为关键，文章采用了CMOS互补共源放大结构，这是一种常见的线性放大技术，通过电流复用技术的应用，不仅提高了系统的增益，还显著降低了功耗。这种设计方法使得放大器能够在保持高效率的同时，减小了能耗，符合现代电子设备对于低功耗的需求。 在输出级，采用NMOS晶体管作为电流源的源跟随器，它作为一个电压缓冲器，确保了输出信号的稳定性，并通过输出阻抗匹配技术，降低了外部负载对放大器性能的影响，提升了信号的输出质量。 通过高级设计软件如ADS进行了详细的仿真验证，结果显示，该DB-LNA在1.9GHz时，增益(S21)达到26.69dB，输入回波损耗(S11)为-15.45dB，输出回波损耗(S22)为-16.73dB，这表明放大器在接收端具有良好的信号传输性能。同时，噪声系数( NF)为2.02dB，而在2.4GHz工作频段下，这些参数分别为20.12dB、-15.38dB和1.77dB，进一步证实了其在低噪声特性上的优势。 这项研究旨在开发一种能在双频段内提供高增益、低噪声和低功耗的放大器，这对于无线通信、雷达系统以及各种无线传感器网络等应用领域具有重要意义。通过精细的电路设计和严格的仿真验证，该DB-LNA有望在实际应用中展现出优良的性能，推动射频电子元件的发展。