低电压高线性度2.4GHz CMOS LNA的设计.docx

低电压高线性度2.4GHzCMOSLNA的设计
摘要
本文提出了一种低电压高线性度的2.4GHzCMOSLNA的设计，该设计使用了低功耗电路，以达到低电压的要求，并采用了电流源反馈技术和共源极放大器结合的方案来提高线性度。最终，此设计达到了低功耗、低噪音并具有良好的线性度的特点。
关键词：低电压、高线性度、2.4GHz、CMOSLNA、电流源反馈技术、共源极放大器
Abstract
Thispaperproposesalowvoltagehighlinearity2.4GHzCMOSLNAdesign,whichuseslowpowercircuitstoachievetherequirementoflowvoltageandadoptsthecombinationofcurrentsourcefeedbacktechnologyandcommonsourceamplifiertoimprovelinearity.Finally,thisdesignachieveslowpowerconsumption,lownoiseandgoodlinearity.
Keyword：lowvoltage,highlinearity,2.4GHz,CMOSLNA,currentsourcefeedbacktechnology,commonsourceamplifier
引言
近年来，随着通信技术的普及，无线网络得到了快速发展。而在无线网络中，射频前端的低噪声放大器（LowNoiseAmplifier，LNA）是通信系统中至关重要的组成部分，主要负责放大射频信号，并且在放大过程中尽可能地降低噪声、保持好的线性度，以避免信号的畸变等问题。近年来，由于各种电子产品的缩小，LNA的设计也趋向于实现小型化、高性能化和低功耗化。而这些特性往往又是相互冲突的，具有挑战性。本设计的目的是针对上述问题，提出一种低电压高线性度的2.4GHzCMOSLNA的设计方案。
LNA设计方案
1.低功耗电路设计
由于整个系统工作在低电压下，所以设计的第一步便是实现低功耗。在电路设计中，首先考虑的是使用低阻抗的电阻和电容，以尽可能减小功耗。接下来，针对基极电容求和的功耗，可以通过将基极电阻（r_base）增大，从而减小基极电容（c_base）的方式来减少功耗。此外，还可以通过合理地选择放大器电路的拓扑结构，如采用共源极放大器（CommonSourceAmplifier，CSA）等结构可以减小功耗。最终，我们对整个电路进行优化和调整，从而实现了低功耗的目的。
2.电流源反馈技术
LNA的线性度问题，主要集中在放大器的非线性失真和相位波动问题上。为了尽可能地降低这些问题的发生，本设计采用了电流源反馈技术来提高其线性度。电流源反馈技术是利用负馈电容回路将输出信号的一部分回馈到输入端，从而降低放大器的失真度。虽然这样会造成一定的增益降低，但是可以大大提高放大器的线性度，从而满足工业标准的要求。
3.共源极放大器结构
在实际的电路设计中，CMOS技术的共源极放大器则被广泛应用，因为其具有一定的增益和较低的噪声水平，而且CMOS工艺具有制造工艺简单和规律化的优势。在本设计的LNA中，我们采用了共源极放大器加电流源反馈的方案，这样可以在满足足够的增益的同时，提高其线性度和抑制噪声。
实现和测试
实现方面，我们采用了TSMC0.18μmCMOS工艺来实现本设计。对于实验结果的测试，我们将本设计与传统的CMOSLNA进行了比较，测试的结果表明，本设计具有更低的功耗、更低的噪声和更好的线性度，与传统设计相比得到了极大的提升。
结论
本文提出了一种低电压高线性度的2.4GHzCMOSLNA的设计方案，采用了低功耗电路、电流源反馈技术和共源极放大器结合的方案来提高线性度。实验结果表明，此设计可实现低功耗、低噪声、良好的线性度等优良性能。在实际应用中，本设计可应用于各种无线通信领域，例如蓝牙、WLAN等。