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基于噪声抵消的0.5μm CMOS宽带低噪声放大器的设计

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简介:
本文介绍了一种采用0.5微米CMOS工艺设计的宽带低噪声放大器,特别强调其在噪声抵消技术上的创新应用。该设计旨在实现高增益、低噪声系数和宽工作带宽,适用于无线通信系统的前端模块。 设计了一种应用于DRM(数字广播)和DAB(数字音频广播)的宽带低噪声放大器。该放大器采用噪声抵消结构来减少输入匹配器件在输出端产生的热噪声和闪烁噪声,实现了输入阻抗匹配与噪声优化去耦的效果。使用华润上华CSMC 0.5μm CMOS工艺完成设计实现。测试结果表明:3dB带宽范围为300kHz至555MHz;增益值为16.2dB;S11和S22参数均小于-3.6dB;噪声系数为3.8dB;输入参考的1dB压缩点功率为0.5dBm,在电源电压为5V的情况下,功耗仅为97.5mW,芯片面积则控制在了0.49mm²。

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客服
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  • 0.5μm CMOS
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    本文介绍了一种采用0.5微米CMOS工艺设计的宽带低噪声放大器,特别强调其在噪声抵消技术上的创新应用。该设计旨在实现高增益、低噪声系数和宽工作带宽,适用于无线通信系统的前端模块。 设计了一种应用于DRM(数字广播)和DAB(数字音频广播)的宽带低噪声放大器。该放大器采用噪声抵消结构来减少输入匹配器件在输出端产生的热噪声和闪烁噪声,实现了输入阻抗匹配与噪声优化去耦的效果。使用华润上华CSMC 0.5μm CMOS工艺完成设计实现。测试结果表明:3dB带宽范围为300kHz至555MHz;增益值为16.2dB;S11和S22参数均小于-3.6dB;噪声系数为3.8dB;输入参考的1dB压缩点功率为0.5dBm,在电源电压为5V的情况下,功耗仅为97.5mW,芯片面积则控制在了0.49mm²。
  • 技术高增益CMOSLNA
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    本研究提出了一种采用噪声抵消技术的高增益CMOS宽带低噪声放大器设计方案,旨在提升无线通信系统中的信号接收质量。 在现代无线通信系统中,宽带低噪声放大器(LNA)是接收机前端的关键组件之一,负责将接收到的微弱信号进行有效放大,并尽量减少背景噪声以确保系统的信号质量。由于其高集成度及低功耗的特点,CMOS技术广泛应用于宽带LNA的设计之中。 为了满足多频段应用的需求,在设计过程中需要结合多种先进技术,比如噪声抵消技术和局部负反馈结构等。其中,噪声抵消技术通过引入额外的电路元件来降低放大器自身的噪音水平。具体而言,这项技术利用匹配级晶体管在输入端产生的干扰与信号一同被放大,并于输出端与其他部分输出信号相叠加而彼此间相互抵消掉一部分噪音。经过精心设计的比例控制可以实现噪声完全消除的目标,从而使得整个电路的主要噪音由跨导较大的晶体管决定,大大降低了整体的噪声系数。 负反馈结构方面,则有电阻和源跟随器两种常见的形式。虽然前者构造简单但其降噪效果有限;而后者则提供了更高的阻抗匹配自由度及更佳的降噪性能,是宽带LNA设计的理想选择。并联式负反馈可以在较大频带范围内保持良好的阻抗匹配,局部负反馈结构还可以进一步优化电路中的阻抗匹配,并增加设计方案的选择余地。 为了在高频段维持增益稳定性,设计者引入了栅极电感补偿机制来对抗因频率上升而引起的增益下降问题。这一措施有助于保证电路的增益稳定性和带宽内的性能一致性,从而支持宽带LNA在多频段应用中的高效运作。 采用UMC0.18μm工艺制造的CMOS宽带LNA,在经过详细的后仿真验证之后显示:该放大器以1.8V供电电压工作时耗电仅约9.45毫瓦,最大增益可达23dB,并且在0.1GHz至1.35GHz频段内具有出色的噪声性能(噪音系数介于1.7dB到5dB之间)。这些参数表明此LNA能够在低功耗条件下提供高增益和良好降噪效果,对于需要支持多频带的现代无线通信系统至关重要。 针对不同的工作频率范围如UHF RFID常用的2.4GHz、860MHz至960MHz以及433MHz等频段,设计者根据特定的应用场景优化了LNA的设计。例如,在处理860MHz到960MHz及433MHz的信号时,通过局部有源反馈结构和电感补偿技术实现了高增益、低噪声且具备良好频率响应特性的CMOS宽带低噪音放大器。 对比分析前仿真与后仿真的结果可以发现:引入栅极电感应变设计显著提高了电路在高频区段的性能,并扩大了工作带宽。此外,该LNA即使在1V供电电压下依然保持较高的效能水平,显示出其良好的电源适应性和稳定性。 综上所述,这款CMOS宽带低噪声放大器的设计充分体现了现代通信系统对高性能、低能耗和多频支持的需求。通过应用诸如噪声抵消技术、局部负反馈结构及电感补偿等关键技术手段显著提升了LNA的性能指标,并展示了CMOS技术在无线通信领域的广阔前景。
  • 优化
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    本研究聚焦于宽带低噪声放大器的设计与优化,旨在探索并实现高性能、低功耗及宽频带的技术方案。通过深入分析和仿真验证,提出创新性设计方案,为无线通信系统提供关键技术支持。 本段落简要介绍了Ansoft公司的Serenade8.71仿真软件,并以47~750MHz低噪声放大器设计为例,详细阐述了使用该软件进行分析与优化设计的过程。最终获得如下结果:工作频带为47~750MHz,噪声系数低于0.5dB,增益达到73.9dB,增益平坦度在±0.5dB范围内。本段落旨在为RF电路设计师提供参考,展示如何利用仿真软件进行高效的电路CAD设计。 低噪声放大器(LNA)位于接收机系统的前端,在发射与接收系统中扮演着重要角色。其性能的优劣直接影响整个设备的表现,特别是对接收机灵敏度的影响尤为显著。
  • CMOS模拟技术中
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    本文探讨了超宽带低噪声放大器的设计方法及其在CMOS模拟技术中的应用,旨在提高信号接收质量与带宽效率。 摘要:超宽带技术能够在短距离内传输几百兆的数据,并帮助人们摆脱对导线的依赖,从而使得大带宽数据无线传输成为可能。尽管目前尚无统一标准,但低噪声放大器作为接收机中的重要模块不可或缺。本段落介绍了一种基于0.18 μm CMOS 工艺、适用于超宽带无线通信系统接收前端的低噪声放大器设计。通过计算机辅助设计技术,该超宽带低噪声放大器实现了良好的输入输出阻抗匹配,在3GHz至10GHz频带范围内达到了增益G=29 ± 1dB和低于4dB的噪声系数,并在工作电压为1.8V的情况下消耗约35mW的直流功率。
  • ADS毕业.doc
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    本毕业设计文档探讨了以ADS软件为工具,设计并优化了一款适用于宽带应用的低噪声放大器。通过理论分析与仿真验证,实现了高性能宽带放大器的设计目标。 在本次毕业设计项目中,我们开发了一种基于ADS(Advanced Design System)的宽频低噪声放大器。这种放大器具备低噪音、高增益以及工作电流小的特点,并且采用了Agilent公司生产的ATF55143型低噪声增强赝配高电子迁移率晶体管作为核心部件。 设计过程中,我们结合了两种负反馈技术和宽带匹配技术以优化性能参数。这两种技术的运用分别有助于降低放大器的噪音系数和提升带宽及增益水平。 此外,在本项目中还利用ADS软件进行了详细的设计、仿真与优化工作。通过使用该软件工具,我们可以有效地模拟并调整放大器的各项指标,确保最终产品的高效性和准确性。 与此同时,我们采用了微带线匹配技术来进一步提高放大器的性能表现和稳定性。这项技术的应用能够减少信号损耗及反射现象的发生,并且有助于维持系统的稳定运行状态。 所设计的低噪声放大器适用于包括卫星通信、雷达通讯以及移动电话在内的多种微波通讯领域。由于其出色的低噪音特性和高增益能力,该产品非常适合上述应用场景中的使用需求。 在电路的设计阶段,我们运用了Protel99软件进行布局规划,并且最终将其制作于FR4基板上以实现物理原型。测试结果显示:该放大器的增益大于36dB、平坦度小于±3dB、噪声系数低于1.2dB以及工作电流不超过60mA;同时,其驻波比也控制在了1.8以下。 本设计基于负反馈技术和宽带匹配技术,并利用Avago公司的ATF-54143型PHEMT晶体管开发出了适用于微波通信领域的放大器电路。此设计方案能够满足卫星通讯、雷达通讯及移动电话等多个领域的需求,为提高系统性能和可靠性提供了技术支持。
  • ADS仿真与
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    本研究聚焦于利用ADS软件进行宽带低噪声放大器的设计和仿真工作,力求优化电路性能,缩小理论分析与实际设计之间的差距。 0 引言 低噪声放大器(low noise amplifier, LNA)是射频接收机前端的关键组件之一。其主要功能在于增强接收到的微弱信号,并确保足够的增益以克服后续电路如混频器产生的噪声,同时尽量减少附加噪声的影响。LNA通常通过传输线直接与天线或滤波器相连,在整个接收系统中占据重要地位,因此它抑制噪声的能力直接影响到系统的整体性能。 为了满足日益严格的指标要求,现代的低噪声放大器不仅需要具备极小的噪声系数和较高的功率增益,还需要拥有较宽的工作带宽以及在指定频段内的良好增益平坦度。本段落采用微波设计领域的ADS软件,并结合LNA的设计理论,利用S参数来开发一种结构简单且性能优秀的低噪声放大器。
  • ADS仿真与
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    本论文专注于利用ADS软件对低噪声宽带放大器进行仿真和优化设计,力求在宽频带条件下实现信号的高效放大及传输。 低噪声放大器(LNA)是射频接收机前端的关键组件。它的主要功能是对接收到的微弱信号进行放大,以确保足够的增益来克服后续各级如混频器等元件中的噪声,并尽量减少附加噪声的影响。本段落将重点介绍宽带低噪声放大器在ADS软件上的仿真设计方法。
  • ADS仿真技术
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    本研究采用ADS仿真软件,针对宽带低噪声放大器进行优化设计,旨在提高其在无线通信系统中的性能和稳定性。 低噪声放大器(LNA)在现代微波通信、雷达及电子战系统中扮演着关键角色。它位于接收系统的前端,负责对天线接收到的微弱射频信号进行线性放大,并抑制各种噪声干扰以提高整个系统的灵敏度。由于其特殊的位置和功能,LNA的设计直接影响到接收系统的性能指标。 目前主流技术采用单片微波集成电路(MMIC),将所有有源器件如双极晶体管或场效应晶体管以及无源元件如电阻器、电感器、电容器及传输线等集成在一块半导体晶圆上。这种设计方法可以实现低噪声放大功能,并且具有体积小、重量轻、成本低廉和可靠性高的优点。 本段落将介绍一种宽带低噪声放大器的设计策略,首先根据性能需求选择合适的方案进行开发。
  • ADS仿真技术
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    本研究采用ADS仿真软件,探讨并实现了一种高性能宽带低噪声放大器的设计方法,旨在优化其噪声系数和增益带宽特性。 本段落探讨了一种增强型E-PHEMT管的宽带低噪声放大器设计,并详细介绍了设计流程与方法。通过充分利用ADS仿真软件的各项功能对低噪声放大器进行优化设计,省去了复杂的理论分析计算步骤,大大简化了设计过程,提高了工作效率。这一方法对于低噪声放大器的CAD设计具有重要的现实意义。
  • ADS仿真技术
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    本研究采用先进的ADS仿真软件进行宽带低噪声放大器的设计与优化,旨在提升信号接收系统的性能。 低噪声放大器(LNA)是现代微波通信、雷达及电子战系统中的关键组件,它位于接收系统的前端,负责对天线接收到的微弱射频信号进行线性放大,并抑制各种噪声干扰以提高系统灵敏度。由于其在接收系统中独特的地位和功能,LNA的设计对于整个接收系统的性能指标至关重要。 目前,低噪声放大器主要采用单片微波集成电路(MMIC)技术制造。这种技术将所有有源器件(例如双极晶体管或场效应晶体管)以及无源元件(如电阻、电感、电容和传输线等)集成在同一块半导体晶圆上,从而实现低噪声放大功能。采用此方法制成的LNA具有尺寸小、重量轻、成本低廉及可靠性高的特点。