论文部分内容阅读
近年来,随着无线通信技术的不断发展,新的通信标准不断出现,设计可配置的多模无线接收机成为趋势。作为开放性的无线通信接收机平台,多模无线接收机可以满足不同标准或者不同协议下无线应用。射频前端低噪声放大器是无线通信接收机系统的重要模块之一。作为无线接收机系统的第一级,其主要功能为在不恶化信噪比的情况下,放大天线接收到的微弱信号,并送到下一级模块混频器或者滤波器处理。本论文针对无线接收机的系统应用,研究了静电击穿保护下多模低噪声放大器的设计理论和实现方法,分析了多模低噪声放大器的结构和性能要求,并且通过流片验证了电路设计。首先,论文分析了无线通信接收机系统中的低中频和零中频两种主流接收机的系统架构、优缺点和设计特点。针对无线接收机系统应用,提出了多模低噪声放大器的性能指标。其次,考虑到深亚微米CMOS工艺下射频电路芯片的可靠性要求,分析了静电保护电路的主要结构和测试方法。针对射频电路应用,分析了低寄生电容高静电防护能力的栅极接地NMOS的工作原理。在此基础上,本文设计了一种多模差分窄带低噪声放大器,可以用于DCS1800、PCS1900、WCDMA和Bluetooth多种无线通信接收机系统。电路采用共源共栅源极退化电感结构。输出采用LC谐振网络,通过开关调节电容阵列,实现频带可调;调节片外输入阻抗匹配网络,改变谐振频率,使低噪声放大器工作在不同通信频带下。考虑了静电击穿保护PAD和封装等引入的寄生电容,论文详细分析了低噪声放大器的输入阻抗匹配、电压增益、噪声系数和线性度等关键指标,提出了输入阻抗匹配和噪声优化措施。测试部分分析了片外Balun影响下的差分输入输出阻抗匹配,测试验证了多模低噪声放大器的理论分析和电路设计。测试结果显示,噪声系数在DCS1800、PCS1900、WCDMA、Bluetooth模式下分别为:2.3、2.3、2.4、2.5 dB;功率增益分别为:8.0、8.8、9.3、9.4 dB;输入三阶交调点分布为:-9.0、-6.3、-2.6、-1.5 dBm。在1.2V电源电压下消耗电流3.3 mA。在各个频带内低噪声放大器各项指标均满足无线接收机系统应用。