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非50Ω信号源阻抗宽带CMOS低噪声放大器的设计的中期报告

摘要：

本文介绍了一种非50Ω信号源阻抗宽带CMOS低噪声放大器的设计方案，主要包括放大器的电路结构、传输线匹配网络的设计以及噪声特性分析等。本设计方案采用了源随器放大器的电路结构，通过传输线匹配网络让放大器能够适应各种阻抗的信号源。同时，在低噪声的前提下尽可能的提高放大器的增益和带宽。在此基础上，对该低噪声放大器进行了噪声特性分析，通过仿真得到了合理的电路参数。

关键词：非50Ω信号源阻抗、宽带、CMOS、低噪声放大器、源随器放大器

引言

随着无线通信和高速数据传输技术的快速发展，要求具备高速、高性能、低功耗的宽带接收机已经成为一个热门的研究领域。在宽带接收机中，低噪声放大器作为整个接收机中的第一级放大器，对接收机的性能影响极大。因此，设计一种性能良好的低噪声放大器对宽带接收机的设计和应用至关重要。

然而，在实际应用中，各种阻抗的信号源是有可能出现的，同时，由于各种阻抗信号源的存在可能会导致低噪声放大器出现反射和失真，从而影响了放大器的增益和带宽。因此，如何设计一种能够适应各种阻抗信号源的低噪声放大器是一个具有挑战性的问题。

本文提出了一种非50Ω信号源阻抗宽带CMOS低噪声放大器的设计方案。该设计采用了源随器放大器的电路结构，通过传输线匹配网络让放大器能够适应各种阻抗的信号源。同时，在低噪声的前提下尽可能的提高放大器的增益和带宽。在此基础上，对该低噪声放大器进行了噪声特性分析，通过仿真得到了合理的电路参数。

设计方案

1.放大器的电路结构

该低噪声放大器采用了源随器放大器的电路结构，如图1所示。放大器的输入端通过L1与信号源相连，L1和C1组成了一个匹配网络。放大器的输出端通过L2与下一级电路相连，L2和C2组成了一个匹配网络。从而实现了整个放大器的阻抗匹配。

在该电路结构中，M1和M2是共源极放大器，M3和M4是源随器，通过源随器可以调整源端电压，以达到适应不同阻抗信号源的目的。在源随器所在路径中加入C3和L3来实现对静态偏置电流的补偿。该设计中，静态偏置电流通过M5和M6进行设置，调节这两个晶体管的宽度能够改变整个放大器的静态工作点。从而能够实现对放大器增益的控制。

2.传输线匹配网络的设计

为了让整个放大器能够适应各种阻抗的信号源，需要设计合适的传输线匹配网络。在该设计中，采用了一系列的传输线和电容来实现传输线匹配网络。其中，L1和L2是用来匹配信号源和下一级电路的传输线，C1和C2是用来补偿传输线的串扰和反射的电容。同时，由于传输线存在一定的电容，因此，还需要加入L3和C3来实现对静态偏置电流的补偿。

3.噪声特性分析

在具体的电路设计中，除了需要满足带宽和增益等性能指标外，还需要考虑到电路的噪声特性。在本设计中，我们采用了两种方法来分析电路的噪声特性。

首先，我们使用SilvacoTCAD软件中的BSIM4噪声模型来对该低噪声放大器进行仿真，得到了复杂的噪声谱图。通过分析噪声谱图，确定出电路中具有显著噪声的元件和参数。在此基础上，分别进行了一系列的优化，包括增加放大器结构中的电阻和电容等。

其次，我们使用ADS软件来进行电路的噪声分析。在仿真过程中，我们一般采用noisefigure作为评判指标。通过调整电路参数，我们最终得到了一个最优的电路配置。

结论

本文介绍了一种非50Ω信号源阻抗宽带CMOS低噪声放大器的设计方法，采用了源随器放大器的电路结构，通过传输线匹配网络让放大器能够适应各种阻抗的信号源。在此基础上，还对该低噪声放大器的噪声特性进行了分析，并通过仿真得到了优化的电路参数。该设计方案具有较好的可行性和实用性，可以为宽带接收机的设计和应用提供有力支持。