增益自适应CMOS射频低噪声放大器芯片的设计研究

摘要

在近十年来，通信技术以惊人的速度发展，预计到2010年，无线通信用户将超过有线通信用户达到10亿。这种潜在的市场造成了对射频集成电路的巨大需求。随着低成本、低功耗的CMOS工艺的线宽不断缩小，频率特性和噪声特性不断改善，CMOS工艺已开始用来设计制造射频集成电路。低噪声放大器(LNA)作为射频通信系统的最前端，直接感应天线接收到的微弱信号，并对其放大，然后传递给后级进行处理，工作频率最高，是整个接收通道关键的模块之一，其性能影响整个接收机的性能。 本论文对此关键模块—低噪声放大器(LNA)展开了一些研究和设计工作，设计了一款适用于GSM/DCS1800双频段手机RF部分的增益自适应CMOS低噪声放大器，适合于工作环境变化大的便携式无线通信设备，避免了后端输出信号超出混频器线性范围。 本文设计的基于TSMC—0.18μmCMOS工艺的单芯集成的增益自适应低噪声放大器电路经ADS软件仿真，结果表明，LNA的噪声系数为0.2dB，增益自适应范围从0dB到17dB，完全满足GSM/DCS1800双频段手机中的RF部分的指标要求。本文最后还对射频集成电路的版图设计技术进行了论述，并用TSMC—0.18μmCMOS工艺PDK画出了整个电路版图。 由于本文设计的适用于DCS1800手机RF部分的增益自适应LNA电路是通过改变输出网络阻抗的方法实现的，因此几乎不降低LNA噪声系数等关键性能指标，提高了增益自适应LNA的综合性能。