在向GPS、北斗和TD-LTE-A的多模可重构低噪声放大器研究

摘要

随着无线通信的发展，越来越多的无线通信标准以及无线通信应用进入到人们的生活中，这样对射频接收机多模多频的要求越来越高。而低噪声放大器作为射频接收机的最前端，其性能的好坏直接影响了整个接收机的性能，因此对多模多频低噪声放大器的设计显得至关重要。传统的实现多模多频低噪声放大器的方法是采用单频段的低噪声放大器阵列，通过开关选择导通实现。这种方法因为实现简单以及性能良好而得到广泛的应用，然而随着无线通信标准的增加，采用这种结构的低噪声放大器会占用很大的面积，这不符合电子产品低成本的要求。因此本文采用可重构的方法实现了一个多模多频低噪声放大器，面向的是GPS、Beidou和TD-LTE-A三种模式。
　　本文首先研究了低噪声放大器的基础理论，主要包括噪声的理论，匹配的理论，并对低噪声放大器的性能参数进行了分析。然后分析了几种常见的低噪声放大器结构，总结了它们各自的优缺点，最后确定在源级电感负反馈结构的基础上，通过控制栅极电感以及输出负载电感的值，从而实现工作于不同频段的可重构低噪声放大器设计。论文给出了所设计低噪声放大器在不同频段下的仿真结果，包括前仿真和版图后仿真。
　　本文设计的低噪声放大器能工作在GPS的L1波段、北斗的B1和B2波段，以及TD-LTE-A的D波段，前仿真结果表明在这些工作频段内最大增益均在20dB以上，噪声系数均不超过5dB，输入三阶交调点都大于-10dBm，功耗不超过15mW。后仿真结果与前仿真结果相近，较好的达到了设计目标。

目录

声明

致谢

摘要

序

1 引言

1．1 研究的背景和意义

1．2 射频接收机结构

1．3 国内外现状

1．4 论文的研究内容及结构

2 低噪声放大器基础理论研究

2．1 噪声理论

2．1．1 器件噪声模型

2．1．2 经典二端口网络噪声理论

2．1．3 MOSFET二端口网络噪声理论分析

2．2 匹配理论

2．2．1 L形匹配

2．2．2 π形匹配

2．2．3 T形匹配

2．3 低噪声放大器的主要设计指标

2．3．1 稳定性

2．3．2 噪声系数

2．3．3 增益

2．3．4 线性度

2．3．5 动态范围

2．3．6 端口驻波比

2．3．7 功耗

3 可重构低噪声放大器设计

3．1 设计要求

3．2 四种基础低噪声放大器结构

3．2．1 栅极并联电阻的共源放大器

3．2．2 并联串联反馈放大器

3．2．3 共栅放大器

3．2．4 源级电感负反馈共源放大器

3．3 拓扑结构选择

3．3．1 输入阻抗计算

3．3．2 增益的计算

3．3．3 噪声分析

3．4 多频段可重构低噪声放大器

3．4．1 开关电路

3．4．2 输入匹配网络

3．4．3 输出调谐网络

3．4．4 二级放大

4 可重构低噪声放大器的前仿真结果

4．1 噪声系数

4．2 增益

4．3 S参数

4．4 线性度

4．5 稳定性

4．6 前仿真总结

5 版图及后仿真

5．1 噪声系数

5．2 增益

5．3 S参数

5．4 线性度

5．5 稳定性

5．6 后仿真小结

6 总结与展望

参考文献

作者简历

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