论文摘要
随着科学技术的进步,人们对便利生活的要求越来越高,人与人之间的联系与沟通,已由有线传送进步到无线传输,使得无线通讯系统（WirelessCommunication System）蓬勃发展。由于CMOS工艺上的快速发展,射频前端电路（RF Front-End）也逐渐使用CMOS工艺制作,这不但降低制作成本,也增加了系统的整合性。低噪声放大器（LNA）作为射频接收机前端的主要部分,其主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号,降低噪声干扰,以供系统解调出所需的信息数据。LAN的噪声性能直接决定着整机的性能,进而决定接受机的灵敏度和动态工作范围。而近年来由于无线通信的迅猛发展也对其提出了新的要求,主要为:低噪声、低功耗、低成本、高性能和高集成度。所以本论文针对这一需求,完成了一个2.5GHz无线射频前端接收电路的低功耗低噪声放大器（Low noise amplifier）的设计。本文基于0.18μm CMOS工艺和BSIM3v3模型,采用双端输入双端输出的差分对称结构设计了一种适用于无线接收机用的2.5GHz CMOS差分低噪声放大器（LNA）。本论文首先简要介绍了差分低噪声放大器的基本结构、工作原理和优越性,接着分析了传统电流再使用技术,并针对其传统结构的弊端提出了一种改进结构的共源共栅低噪声放大器,借由N通道金属氧化物晶体管形式的反向器来改善低噪声放大器的增益和噪声系数。同时在放大器的输入端采用LC并联网络结构代替大感值的栅极电感Lg来优化输入匹配。从设计的观点来看,该结构节省了功耗,降低了噪声系数并且易于优化和集成。本文从偏置电路、噪声优化、线性增益及输入阻抗匹配等角度分析了电路的设计方法,讨论了源极电感LS,输入匹配电路及晶体管器件模型对LNA的影响。通过ADS设计验证的结果表明:该LNA在工作频带内可以达到15.053dB的增益,1.411dB的噪声系数,-50.687dB的输入匹配,-20.926dB的反向隔离度,-1.39dBm的1dB压缩点以及良好的稳定性。在1.8V的工作电压下,偏置电流为5.2mA,该设计可以应用到中心工作频率在2.5GHz的无线接收机中。