應(yīng)用于導(dǎo)航接收機的低噪聲放大器的設(shè)計.pdf

1、近年來衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，射頻接收機是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與用戶之間的重要媒介，成為研究設(shè)計的重點。射頻接收機前端的第一個有源電路模塊是低噪聲放大器，其功能是對天線捕捉到的微弱有用信號做放大，防止噪聲過大干擾，從而使后續(xù)模塊解調(diào)有用的信息。LNA的噪聲、增益以及穩(wěn)定度等方面的性能對于整體RF接收機的性能有決定性的影響，因此設(shè)計出一個性能優(yōu)越的LNA對于RF接收機十分重要。
　　本論文基于 TSMC0.18um CMOS工藝設(shè)計仿真了兩種

2、應(yīng)用在我國導(dǎo)航接收機中的低噪放，分別為級聯(lián)共柵結(jié)構(gòu)低噪放以及帶源極電感負反饋的共源共柵結(jié)構(gòu)低噪放。并針對共源共柵結(jié)構(gòu)的LNA進行了版圖設(shè)計和后仿真。
　　論文先對于LNA設(shè)計中的主要性能參數(shù)做簡單介紹，對于當(dāng)前常見的幾種LNA電路結(jié)構(gòu)進行了總結(jié)和噪聲分析，通過對比最后采用共柵結(jié)構(gòu)和源極電感負反饋結(jié)構(gòu)作為本次LNA設(shè)計的主體結(jié)構(gòu)。為了使設(shè)計的LNA具有良好的噪聲性能，本文介紹了兩種噪聲優(yōu)化技術(shù)，即電容交叉耦合跨導(dǎo)提高技術(shù)和功耗約束下

3、的最佳柵寬確定。接著對本次設(shè)計選用的主體結(jié)構(gòu)優(yōu)點做了分析，分別使用所介紹的兩種噪聲優(yōu)化技術(shù)設(shè)計了級聯(lián)共柵結(jié)構(gòu)LNA和共源共柵結(jié)構(gòu)LNA并進行了ADS仿真優(yōu)化，得到了理想的結(jié)果。由于單端天線和差分 LNA之間信號接口是不匹配的，所以又設(shè)計了 LC結(jié)構(gòu)的BALUN,并進行了ADS仿真。最后使用Cadence針對設(shè)計的共源共柵結(jié)構(gòu)LNA進行版圖設(shè)計和后仿真，對后仿參數(shù)與前仿真的結(jié)果做了分析對比，總結(jié)變化的原因。
　　論文采用ADS和Ca

4、dence軟件，對LNA進行了電路的前仿真、版圖的設(shè)計、提取寄生參數(shù)后仿真。前仿真結(jié)果顯示，在中心頻率1.561 GHz處，級聯(lián)共柵 LNA的噪聲系數(shù)是2.259 dB，比傳統(tǒng)共柵結(jié)構(gòu)下降了近一半，增益18.909dB，反向隔離度-40.694dB，1dB壓縮點-26.61 dBm，穩(wěn)定性和輸入輸出匹配滿足參數(shù)要求，共源結(jié)構(gòu)LNA的噪聲系數(shù)1.522 dB，增益為25.797dB，反向隔離度-40.934dB。穩(wěn)定性和匹配良好，但是其1

5、dB壓縮點小于共柵結(jié)構(gòu)LNA的值，然而功耗只有10.26mW，要比共柵結(jié)構(gòu)小很多。
　　對共源共柵結(jié)構(gòu)的LNA進行了版圖設(shè)計，最終版圖的面積為990um×406um.對于設(shè)計的版圖進行了驗證和后仿真。后仿真結(jié)果顯示，在中心頻率1.561 GHz處噪聲系數(shù)1.78 dB，增益18.353 dB，1dB壓縮點-24.100 dBm，反向隔離度-46.44 dB，后仿真增益和噪聲性能有所下降，但是線性度和穩(wěn)定性改善幅度較大。后仿性能變化