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模拟技术相关技术文章新型低功耗LNA电路架构的优化和实现设计
随着无线通信技术的迅猛发展，无线终端小型化、低功耗、低成本、高性能已成为射频集成电路（RFIC）发展的必然趋势。以往的MOS管高频性能相对较差，传统的射频收发机主要采用GaAs、BiCMOS、Bipolar工艺实现，但价格昂贵，且不利于与CMOS 数字基带部分单片集成。近年来随着亚微米、深亚微米CMOS技术的日趋成熟、截止频率fT不断提高，CMOS工艺在性能上已经能满足RF需要，且CMOS 工艺具有成本低、集成度高、功耗小等特点，因此CMOS RFIC已成为国际上的研发热点。
在接收机设计中，要得到良好的总体系统性能，关键在于性能优越的前端， 低噪声放大器（LNA）是其中最关键的电路之一。LNA是接收电路的第一级，直接面对天线接收的包含各种噪声的微弱信号，其特性对整个系统的噪声性能产生直接影响。LNA需要具有良好的噪声系数，并提供足够的增益，以确保整个接收系统具有最小NF；同时当接收信号较大时，应有足够的线性度以减小信号失真。现代移动通信设备的普及使LNA低功耗设计变得日益重要，文献提出的PCSNIM技术是目前最佳的低功耗窄带LNA优化设计技术，能在低功耗限制下，同时使噪声性能、输入匹配得到优化，但PCSNIM技术还有不足之处。本文综合考虑增益、噪声、功耗、线性度、匹配等指标对整个收发系统的影响，进一步改善LNA电路结构，以获得最佳的系统性能。
本文以文献中的研究成果为出发点，对SNIM和PCSNIM进行改进，利用SMIC RF 0.13μm工艺，实现应用于IEEE802.11a WLAN的单片集成LNA。模拟数据显示，该LNA功耗仅为3mW，增益14.3dB，噪声系数约为2.2dB，IIP3大于-3.6dBm，S11约为-23dB。通过设计实例仿真和测试对比，验证了理论分析的正确性。本文方法对低功耗LNA设计有一定指导意义。
1、低功耗LNA设计方法
1.1 SNIM结构LNA分析
图1很容易实现输入阻抗匹配，从信号源看到的网络输入阻抗Zin为：
