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正文摘录:

张君玲等：一种Q：!墨些里!：兰鱼竺坚Q墨』匮囔重塑丕矍塑退让质因数、便于集成的电感L。，其次计算C。，C2使其满足输入匹配要求‘…。图1LNA电路原理图忽略反馈支路LpC，与R，以及偏置电路的影响，LNA的输入阻抗为：z.。一j乩，+面可南+乙“+瞥(1’其中，C。为M。的栅一源复盖电容；Z“为z型网络的等效阻抗；g。，为M。在饱和区的跨导；w为中心频率。当输入阻抗与电压源阻抗R，匹配时，应有：兰些一尺。(2)C…‘。jc止s+面可五÷F℃万+乙“一o∞’对于共栅级心，其输人阻抗为“。：Z1m一五彘“’g。2十J从一gs2通常情况下M。与—鸭之间并无匹配，但由于共源级的输出阻抗与共栅级的输入阻抗都是容性，因此在两级间增加一个电感L。匹配以提高增益“刊。对于输出端，C0是一个隔直流的电容；L，，C，与R，形成输出匹配网络，与下一级电路匹配。图l中L，，C，与Rr形成电压并联负反馈。为了补偿高频增益，必须使高频时的负反馈量减少，因此，并联反馈网络必须是感性而不能是容性的。电容C，是隔直流电容，其容量足够大，在工作频带内可看过短路。由于共源共栅的输出阻抗很大，因此R，的取值下限为900～1100Q，以便能在不增加噪声系数的前提下提高电路带宽”。“。在反馈电阻R，确定之后，应使L，在欲提升的频率处的阻抗值(￡’L，接近R，值，大致按c也，一(O.2～5)R，选取，使反馈阻抗随频率变化较大，反馈量变化大，频率特性变化明显‘…。对于I。NA而言，噪声主要来源于闪烁噪声、热噪声和散粒噪声。其中，闪烁噪声又称为1／厂噪声，主要来源于场效应管的氧化膜与硅接触面的工艺缺陷或其他原因，通常在射频下忽略不计。热噪声是由于电子热运动引起的，在射频情况下其量值将随频率的升高而明显增大。散粒22噪声的大小正比于工作电流。因此，低噪声放大器主要考虑热噪声与散粒噪声的影响。在有功耗约束情况下达到最小噪声系数时的信号源品质因数Q。为‘…：Q，卸l据『·+仃i万丽P…，当Q，确定后，最优化器件宽度为。。。：w—r一号面彘∞’对于宽度为w。。，的器件，可得功耗约束范围内的噪声系数∽：FmJn_，全l+2.4詈『暑](7)把^一2.4GHz，R，一50Q，L—O.18pm代人式(6)可得最小噪声系数时的沟道宽度大约为289pm。由于最小噪声系数时的沟道宽度与最大增益时的沟道宽度并不一致，因此应选择合适的沟道宽度在最小噪声系数与最大增益之间折衷。3软件仿真本文运用TSM(：0.18弘mCM()S工艺库，采用Agi—lent公司的ADS进行仿真，电路器件参数及取值如表1所示。表l器件参数及取值注：MoSFET模型：’I‘SM(：一CM018RF—PKUCEss。仿真如图2所示，在中心频率为2.4G时，电路功率增益S：。为15.15dB，隔离度S。。为一33.03dB，输入与输出反射系数分别为一36.70dB与一50.32dB，噪声系数仅为O.62dB。1.8V时直流功耗为7.9mw。这些指标能很好地满足RF电路对低噪声放大器的设计要求。4结语从仿真结果可以看出，在共源共栅结构的基础上同时采用级间匹配、7c型网络以及电压并联负反馈的低噪声放大器输入输出匹配良好，这反映在电路的噪声系数达到了很好的水平，增益比不采用级间匹配和电压并联负反馈时增加了约2dB左右，达到设计要求。采用此结构设计的深亚微米(2M(_)S射频低噪声放大器，由于设计中充分考虑了功耗、增益、噪声系数、线性度及品质因数之间的折衷关系，所以达到的设计性能优良。在深亚微米水平上实现低噪声放大器的设计具有重要意