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无线传感器网络产业的迅猛发展,对低成本、低功耗、高集成度、高性能收发芯片的需求迅速增加。同时,市场对芯片的性能也提出越来越高的要求,芯片设计面临更多的挑战。而低噪声放大器作为接收机的第一级关键模块,其电路设计的好坏直接影响整个接收机的性能。
论文设计了一种可应用于无线传感器网络ZigBee标准低中频收发芯片的低噪声放大器,具有功耗低、增益可调的特点。论文首先介绍了与低噪声放大器相关的噪声基本理论,重点分析了阻抗匹配、噪声匹配的矛盾与折中。论文结合无线传感器网络收发芯片的总体要求,设计了一种共栅结构增益可调的低噪声放大器,通过运用LC巴伦调整共栅管跨导,实现低功耗的设计;考虑到射频前端输入信号功率的变化可能导致接收元件的饱和,总结比较了多种低噪声放大器中增益调节的方法,设计了一种改进型的电流分离方法调节增益。
低噪声放大器基于SMIC0.18μmRFCMOS工艺库进行了电路和版图的设计,仿真结果表明,该低噪声放大器实现了19dB和0dB的两种增益模式,噪声系数为3.4dB,输入反射系数S11为-15dB,三阶交调点IIP3为0dBm,直流电流为2.2mA。