近些年,人们对高速率通信有了越来越大的需求,毫米波频段因其具有频段资源丰富、传输速率高等优点逐渐成为无线通信系统的发展方向。Ka波段作为毫米波频段的一部分,受到了广泛研究。而CMOS工艺在成本和集成度方面的表现要优于化合物工艺。并且低噪声放大器是无线通信系统的重要组成部分。因此研究如何基于CMOS工艺设计出工作在Ka波段的低噪声放大器对现代通信系统的发展有重要意义。首先,文章阐述了国内外毫米波频段的低噪声放大器发展现状。同时对设计低噪声放大器所使用的CMOS工艺以及无源器件电容、电感、巴伦等进行介绍与分析。之后介绍了低噪声放大器的基础理论。接下来,本文介绍了两款基于65nm CMOS工艺设计的宽带低噪声放大器。本文首先设计了一款工作频率为33～48GHz的宽带低噪声放大器。它采用两级共源共栅结构。通过使用噪声减小技术降低了共栅级晶体管引入的沟道噪声,并且使用错峰匹配网络提高增益平坦度,扩展带宽。测试结果显示,该低噪声放大器增益为19.1±1.5d B,电路的直流功耗为24.78m W,1d B带宽约为35～45GHz,3d B带宽约为33～48GHz,并且放大器增益平坦度表现良好,在37～45GHz范围内,增益为20.5±0.1d B。电路无条件稳定,芯片的面积为680×440μm2,目前噪声系数仅有仿真结果,最小噪声系数为4.2d B。由于第一个电路在噪声匹配的过程存在一定的折中,使得该低噪声放大器的输入反射系数(S11)表现不甚理想。为了完善这个问题,本文在上一个电路的基础上设计了一款由一级单端共源共栅结构和一级差分共源结构组成的低噪声放大器,该款低噪放工作频率为29～44GHz。本设计使用电容中和技术,降低了寄生电容对稳定性和增益的影响,同时使用变压器巴伦进行级间匹配和输出匹配,缩小了版图面积。另外为了优化S11,进一步增大了共源共栅级的晶体管栅宽,不过这样也引起了噪声性能的恶化。从后仿真结果来看,电路直流功耗为23m W,其增益为16.5±1.5d B,3d B带宽为29～44GHz,最小噪声系数为4.5d B,电路无条件稳定,版图总面积为580×438μm2。本文采用65nm CMOS工艺设计了两款宽带低噪声放大器,其增益平坦度和带宽均表现良好,对以后的低噪声放大器设计有一定的参考作用。