【摘 要】
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为了满足数据传输速率越来越高的需求,无线通信系统的带宽逐渐增加。目前,为了保证更宽的工作频带,工作频率已开始扩展到微波毫米波频段,而5G蜂窝网络是其中最有前景的应用之一。作为无线接收机中的第一个有源模块,低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA）对接收机链路的灵敏度以及信噪比有着十分重要的影响。因此研究应用于5G射频前端的低噪声放大器具有重要意义。本论文基于65nm CMOS工
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为了满足数据传输速率越来越高的需求,无线通信系统的带宽逐渐增加。目前,为了保证更宽的工作频带,工作频率已开始扩展到微波毫米波频段,而5G蜂窝网络是其中最有前景的应用之一。作为无线接收机中的第一个有源模块,低噪声放大器（Low Noise Amplifier,LNA）对接收机链路的灵敏度以及信噪比有着十分重要的影响。因此研究应用于5G射频前端的低噪声放大器具有重要意义。本论文基于65nm CMOS工艺,设计了应用于5G射频前端的24.2-29.5GHz的低噪声放大器,该低噪声放大器采用两级放大器级联结构,第一级采用有源巴伦结构进行单端信号到差分信号的转换,并使用噪声抵消技术降低噪声;第二级采用带交叉耦合电容的共源共栅结构提供高增益。低噪声放大器采用两级增益互补带宽拓展技术提高带宽,采用级间并联电感的共源共栅结构降低噪声。通过在两级放大器之后级联缓冲器来提高差分输出信号的幅度和相位平衡度。路场混合仿真结果表明:当电源电压为1.2V时,在24.2-29.5GHz频带内,增益S21为21.7-23.2dB,增益平坦度为1.5dB,噪声系数（Noise figure,NF）为4.41dB,输入匹配S11小于-13.2dB,输出匹配S22小于-10.6dB。27GHz频率处输入1dB压缩点(Input 1dB compression point,IP1dB)为-23.8dBm,输入三阶截点（Input 3rd Order Intercept Point,IIP3）为-14.9dBm。输出的差分信号相位误差小于3.2°,增益误差小于0.36dB。总功耗为27.8m W,芯片核心面积为0.20mm~2。本论文所设计的低噪声放大器满足设计指标要求,已通过MPW计划流片,经测试验证后可应用于5G通信系统中。
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