设计与仿真：3-5GHz CMOS超宽带低噪声放大器

"CMOS 3～5GHz超宽带低噪声放大器的设计 (2010年)" 这篇论文详细介绍了设计一款应用于超宽带（UWB）通信系统的3至5GHz频率范围内的CMOS低噪声放大器（LNA）。该放大器采用了先进的0.18微米CMOS工艺，旨在优化性能，降低噪声，并实现高效能。设计中包含了以下几个关键组成部分： 1. **二阶切比雪夫滤波器**：这种滤波器用于提供特定的频率响应，确保在3到5GHz频段内信号的稳定传输，同时抑制不必要的谐波和噪声。 2. **电阻并联反馈**：这种反馈机制有助于改善放大器的稳定性，减少噪声系数，同时提高增益平坦度。通过调整电阻值，可以控制放大器的增益和噪声性能。 3. **两级共源共栅结构**：共源共栅结构是CMOS LNA中常见的拓扑结构，它结合了共源放大器的高增益和共栅放大器的低噪声特性，以实现较高的整体增益和较低的噪声系数。 4. **源级跟随器**：作为输出级，源级跟随器用于提升输出阻抗，确保与后续电路的良好匹配，同时保持低噪声特性。 在ADS 2006 A软件的仿真结果中，这款低噪声放大器表现出以下特性： - **噪声系数（NF）小于2dB**：这意味着放大器对信号的噪声引入非常小，保持了信号的高质量。 - **功率增益在23.9～24.8dB之间**：这表示放大器能够显著提升输入信号的功率，使其适合远距离传输或驱动后续的电路。 - **输入端口反射系数小于-10dB，输出端口反射系数小于-15dB**：这表明输入和输出端口与电路的匹配良好，减少了信号反射，提高了效率。 - **IIP3为-11dBm**：这个指标反映了放大器的线性度，表明在1.8V电源电压下，它可以处理一定的非线性信号而不会失真。 - **核心电路功耗为10mW**：在保持高性能的同时，功耗较低，有利于电池供电设备的节能设计。 关键词涵盖了超宽带技术、切比雪夫滤波器的应用、电阻并联反馈技术、低噪声放大器设计以及共源共栅结构，这些是本论文研究的重点内容。该设计对于UWB通信系统，特别是在无线个人局域网（WPAN）、无线传感器网络（WSN）等领域具有重要的实际应用价值。