有源电感参与的高增益可调谐低噪声放大器设计与研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lessy123456
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)是射频接收机的重要组成模块,其性能会对整个接收机产生直接影响。受信号传输介质和远近效应等因素的影响,需要LNA的增益具有可调性;另一方面,LNA要对微小的输入信号进行放大并驱动后级电路工作,需要具有较高的增益,同时LNA也应具有良好的输入输出匹配、较低的噪声系数以及在工作频带内绝对稳定。在LNA设计中,电感常被用来实现不同功能。但是传统无源螺旋电感存在着Q值较低、电感值不可调节、寄生效应严重、不易于集成等缺点。采用晶体管合成的有源电感去代替无源螺旋电感来实现LNA功能,提供了一种良好的解决方案。因此,本论文首先对一款新型有源电感进行研究,然后利用有源电感可调谐等特性,实现LNA增益的可调节,最后对采用新型有源电感的LNA进行流片和测试。主要内容如下:  首先,对一款应用于LNA中作为负载的可调性增强的高Q值、大电感值新型有源电感进行研究。在该有源电感中,以回转器基本结构为基础,采用多重调制共基-共射负跨导放大器提高Q值,引入反馈电阻、可变电容来增大有源电感的电感值并改善其可调性,同时又采用多种调节方式来调节、拓展电感值和Q值的调节范围。利用安捷伦射频集成电路设计工具ADS对该有源电感的性能进行验证。结果表明,通过联合调节各个调节端口的偏置电压,该有源电感在1-5.7GHz频段内呈感性,最大电感值达到了9.17nH,最大电感值调节范围(幅度)达到了5.62nH,Q值在整个工作频率范围内均大于0,最高Q值达到了783。由于该有源电感在工作频带内具有较大的电感值调节范围,同时也具有高Q值,为后续将它应用于LNA中,实现LNA高增益与增益可调节提供了条件。  其次,对采用提出的新型有源电感增益高且可调谐的宽带低噪声放大器(High Tunable Gain,HTG-LNA)进行了研究。该HTG-LNA采用了带有RC串联负反馈的共基-共射电流镜作为输入级,实现了良好的输入匹配;采用了以有源电感作负载的共基-共射达林顿结构作为中间级,实现了高电压增益与高功率增益以及增益可调谐等特性,也降低了对LNA噪声特性的影响;采用了带有电流镜电路结构的射极跟随器作为输出级,实现了良好的输出匹配。利用ADS对HTG-LNA进行验证。结果表明,在1-3GHz频带内,该低噪声放大器的电压增益均大于37dB,最高电压增益达到50.7dB,通过调整有源电感偏置电压,实现了最大为2.2dB的电压增益可调谐幅度;功率增益均大于37.4dB,最高功率增益达到51dB;输入回波损耗均小于-7.11dB,输出回波损耗均小于-11.97dB,输入输出匹配良好;反向增益均小于-45dB,反向隔离度良好;噪声系数均小于3.34dB,具有较好的噪声性能;IIP3和OIP3分别为-18dBm和19dBm,实现了在高增益下仍具有较好的线性度;稳定因子均大于5.61,放大器绝对稳定。  最后,基于0.2μm GaAs HBT工艺,对采用新型有源电感的增益高且可调谐的宽带低噪声放大器(HTG-LNA)进行了流片和测试。根据放大器电路拓扑和版图设计规则,确定了有源器件与电感、电阻等无源器件的几何尺寸,并进行布局。利用Tanner L-edit版图设计工具,完成了HTG-LNA的版图绘制。最后进行了芯片制备与测试。该放大器显示了良好的增益和调谐功能,以及良好的输入和输出回波损耗与反向隔离度。
其他文献
胚胎干细胞具有的无限增殖以及多向分化能力使如下一种设想成为可能:大量扩增然后分化成为一种功能细胞,用于治疗由于该类细胞缺乏所导致的疾病,比如糖尿病等退行性疾病。本文建
学位
造血干/祖细胞(Hematopoietic stem and progenitor cells,HSPCs)是一群能自我更新并分化为各种成熟血细胞的多能干细胞,其重建血液系统的能力是骨髓移植等方法治疗恶性血液疾病
目的:阿片类物质滥用不但严重影响身心健康,造成经济负担,甚至已成为日益严重的社会伦理乃至政治问题。本实验采用行为学、神经电生理学等方法,研究去甲肾上腺素(NE)参与尾核
学位
背景:在分子生物学领域,转录因子(或者叫做特异DNA序列的结合因子)是一类能够结合特异DNA序列的蛋白质,其控制着基因从DNA转录成RNA。转录因子可以单独或者与其他蛋白一起组成复
本文通过对荣华二采区10
期刊
中枢神经系统(central nervous system,CNS)易受损伤,并且成熟的CNS再生能力十分有限。然而,近来在成年哺乳动物脑内发现神经干细胞,增加了通过招募内源性神经干细胞的潜在再
目的:在建立小鼠大脑中动脉永久性栓塞模型(Permanent Middle Cerebral ArteryOcclusion,pMCAO)的基础上,探讨白细胞介素17(Interleukin-17,IL-17)及其受体IL-17Receptor(IL-
21世纪以来,GaN基高电子迁移率晶体管(HEMTs)因其突出的耐高温、高频率、高功率密度性能优势在微波通信、雷达等领域得到日益广泛的应用。尽管器件的性能不断提高,但是GaN HEMT
时间飞行(Time-of-Flight,TOF)相机以其可以实时、准确获得目标三维信息的特点,成为时下研究的热门。本论文在研究国内外现有的相机校准与标定方法的基础上,结合TOF相机自身的特