S波段窄带低噪声放大器设计

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摘 要：在TSMC 0.35um RF SiGe工艺上，完成了共源共栅结构两级S波段窄带LNA设计，并制作了版图且版图面积0.44mm2。窄带LNA采用2V电压供电。第一级偏置电流是3.6mA，第二级偏置电流是2.7mA。仿真结果为：在3GHz左右，S11参数小于-20dB，S22参数小于-10dB，噪声系数小于2.5dB，增益大于40dB。

关键词：LNA；匹配；共源共栅；SiGe

中图分类号：TN722.3

低噪声放大器（LNA）已经广泛应用于GPS接收机、雷达、电子对抗、大地测绘、遥感遥控、微波通信以及各种高精度的微波测量系统，是射频微波电路和系统不可或缺的组成部分。

1 低噪声放大器电路设计

1.1 低噪声放大器电路原理图

本文利用TSMC 0.35um RF SiGe工艺库，在cadence软件上设计了3GHz窄带两级低噪声放大器。

低噪声放大器原理图如图1所示，Cin和Cout是隔直流电容，Cin，Lb和Le构成了输入级的匹配，而Cox相当于增加了Q1的Cπ，在设计中使得输入匹配有了更多的自由度，且对噪声系数影响很小。但是由于起到了反馈的作用，故对增益有所降低，因此在设计中需要对其值进行折中考虑。

图1 窄带两级低噪声放大器原理图

Q1和Q2，Q3和Q4分别构成共源共栅（cascode）结构，通过级联联系起来。

1.2 cascode结构

双极晶体管一般在低噪声放大器中有共射、共集和共基三种接法，每种接法各有优缺点。共基级放大器输入阻抗低，在很高的频率上，一般具有宽带电流放大能力且线性度好，而共射级放大器输出电阻与集电极的电阻有关[1]。综合考虑，本文中所采用的电路结构为共基和共射组成cascode结构一起使用。如图2所示。

2 结论

根据现实问题的应用需要，本文设计了一个S波段窄带低噪声放大器。针对具体指标性能的需求，文章首先分析了电路设计的一些问题，如主电路结构的选取、输入匹配、电路偏置等的设计，提出了用两级串联负反馈的cascode结构来设计该电路。

参考文献：

[1]康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006-1：147-148.

[2]Ganguly，A.K，Webb，D.C.Microstrip Excitation of Magnetostatic Surface Waves：Theory and Experiment[J].IEEE Trans Microwave Theory Tech，1975，23（12）：998-1006.

[3]肖.低功耗CMOS低噪声放大器的设计[J].微电子学，2006，36（5）：670-673.

[4]毕查得.拉扎维著，陈贵灿等译.模拟COMS集成电路设计[M].西安：西安交通大学出版社，2009-7：70-75.