2 UWB LNA设计分析.DOC

基于SiGe HBT的超宽带(UWB)低噪声放大器的设计 张蔚，张万荣，谢红云，金冬月，何莉剑，王扬，沙永萍，李佳，甘军宁，沈珮 北京工业大学 电子信息与控制工程学院，北京 100022 摘要：本文结合超宽带(UWB)无线通信标准，给出了超宽带低噪声放大器(LNA)的设计思路，然后根据这个思想以高性能的硅锗异质结双极型晶体管为核心设计出了一款超宽带低噪声放大器，最后用安捷伦的ADS对所设计的放大器进行了仿真验证，该放大器在3.1GHz – 6GHz带宽内，S21高于11dB，并且变化不超过3dB，S11和S22都在-15dB以下，S12低于-20dB，放大器的噪声系数在1.3 – 1.7dB之间，群延时在整个频带内变化在15ps左右，并且在整个频带内无条件稳定，放大器良好的性能证明了所提出的设计思想的正确性。 关键字：超宽带，低噪声放大器，ADS, SiGe HBT A Ultra-Wideband(UWB) Low Noise Amplifier Design Based On SiGe HBTs ZHANG Wei, ZHANG Wan-rong, XIE Hong-yun, JIN Dong-yue, HE Li-jian, WANG Yang, SHA Yong-ping, LI Jia, GAN Jun-ning, SHEN Pei School of Electronic Information and Control Engineering, Beijing University of Technology, Beijing, 100022, China Abstract: According to the standard of UWB wireless communication, a design methodology of ultra-wideband low noise amplifier (LNA) is proposed in this paper. Then a UWB LNA is designed based on a high performance Silicon-Germanium heterojunction bipolar transistor. At last the LNA is simulated by Agilent’s ADS. The results show that the LNA’s noise figure varies between 1.3 to 1.7dB and the group delay is approximately 15ps, S21 is higher than 11dB and the variation is no more than 3dB, and the S11 and S22 are both below -15dB, even the S12 is below -20dB in the frequency band of 3.1GHz – 6GHz. Furthermore, the LNA is unconditionally stable in the whole band. The proposed methodology is proved to be correct for the high performance of the amplifier. Key Words: UWB, low noise amplifier, ADS, SiGe HBT 1 引言( UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。 尽管UWB区别于常规的无线收发系统，但是低噪声放大器(LNA)仍然处于无线收发机的最前端，也就意味着低噪声放大器仍对于无线信号的高保真接收起着举足轻重的作用，因而如何设计具有高性能的超宽带低噪声放大器就成了摆在我们面前的一个亟待解决的问题。在2002年超宽带无线通信系统频带被规划以来，国内外不少公司、研究所和学者都被UWB的广阔应用前景所吸引，投入到UWB的研究中，但已有的UWB低噪声放大器的报道中用GaAsFET、CMOS来实现的较多，而用硅锗异质结双极型晶体管(SiGe HBT)来实现的较少，本论文对UWB低噪声放大器的设计方法进行了探索，并以SiGe HBT