具有频带选择性的超宽带低噪声放大器的设计

摘要

本文主要设计了一种具有频带自主选择性的超宽带低噪声放大器，使之既能够屏蔽来自授权频带WLNA信号的干扰又能同时放大UWB的信号。为实现这一要求，本文进行了如下几项工作：
　　 研究并设计了多谐振负载网络，从结构的提出，元件参数的获取，最终性能的比较，都进行了详细地推导和论述，最终实现了对来自WLAN干扰信号的有效屏蔽。
　　 建立了能够用于射频集成电路设计的MOFET的小信号模型，选定了器件模型的工作条件，分析了基于何种栅极尺寸、何种栅极结构，才能够满足对高频交流小信号的放大要求。最终在建模软件IC-CAP2008下编译生成了射频晶体管的交流小信号模型。
　　 在完成小信号模型的基础上建立了MOSFET的高频噪声模型，分析了晶体管的内部噪声机理，完善了MOSFET内部微观噪声源的定义。提取了表征器件宏观噪声特性的四噪声参数，准确反应了射频晶体管的高频噪声性能。
　　 设计了高通滤波器作为输入匹配网络，详细分析了高通滤波器的阶数和结构布局对获得最佳噪声性能的影响。接着设计了带宽拓展网络，拓展了整个系统的带宽。最终在台积电的硅基工艺下，完成了频带选择性超宽带低噪声放大器的设计工作。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 论文的设计要求

1.3 论文的主要工作

2 多谐振负载网络的研究与设计

2.1 拓朴结构的提出

2.2 元件参数的求取

2.3 结构性能的比较

2.4 小结

3 射频n-MOSFET交流小信号建模

3.1 偏置条件与栅极结构

3.1.1 器件偏置点的选取

3.1.2 器件栅宽的选取

3.1.3 栅极的结构优化

3.2 小信号等效电路结构的优化

3.3 小信号等效电路参数的提取

3.3.1 寄生参数的提取

3.3.2 本征参数的提取

3.4 小信号等效模型的实现

3.5 小信号等效模型的验证

3.6 小结

4 射频n-MOSFET高频噪声建模

4.1 MOSFET噪声机理

4.1.1 电阻热噪声

4.1.2 沟道热噪声

4.1.3 栅极感应噪声

4.1.4 沟道热噪声与栅感应噪声的相关噪声

4.2 四噪声参数的提取

4.3 噪声电阻的优化

4.4 MOSFET噪声模型的实现

4.5 仿真结果及分析

4.6 小结

5 频带选择性超宽带低噪声放大器的实现

5.1 超宽带放大器拓朴结构

5.2 低噪声放大器的设计

5.2.1 电路拓朴设计

5.2.2 匹配网络设计

5.2.3 带宽延展设计

5.3 频带选择性LNA的实现

5.4 仿真结果分析

5.5 版图设计

5.6 小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果