基于GaAs pHEMT工艺的高线性低噪声放大器.pdfVIP

摘要

随着sub-6G通信频段日益拥挤，提高射频接收机的线性度已经成为研究热点。

低噪声放大器作为射频接收机的核心有源器件，其线性度性能在一定程度上决定

了射频接收机的线性度性能。目前，采用的CMOS或BiCMOS工艺设计的低噪声

放大器存在线性度低和工作带宽窄的问题。因此，设计具有高线性度宽频带的低噪

声放大器具有重要意义。本文基于0.15μmGaAspHEMT工艺，设计出了具有高线

性，宽频带和低噪声系数的低噪声放大器。

首先基于共源共栅放大结构和负反馈线性化技术，使用无源器件搭建出低噪

声放大器的输入和输出匹配网络、无源偏置电路和负反馈电路，并设计出了一款高

线性，宽频带和低噪声系数的低噪声放大器。版图后仿真结果表明，该低噪声放大

器可以工作在0.5~6GHz频段，输出三阶交调截止点高于39dBm，噪声系数整体

2

小于0.7dB，版图面积为0.5×0.5mm。

在此基础上，为改善该结构的高线性低噪声放大器产生的增益滚降情况，提出

了一种具有高频增益补偿网络的共源共栅放大电路和源极电感电阻匹配网络。基

于上述的设计方法与提出的改进电路，完成了频段为0.05~3GHz的低增益平坦度

高线性低噪声放大器和0.5~6GHz的正斜率增益的高线性低噪声放大器的设计，

并加工与测试了0.5~6GHz波段的低噪声放大器芯片。

最终，频段为0.05~3GHz的低增益平坦度高线性低噪声放大器版图后仿真性

能显示，增益为25.2dB，增益平坦度为0.2dB，噪声系数低于0.7dB，输出三阶

交调截止点高于39dBm；0.5~6GHz正斜率增益的高线性低噪声放大器的实物测

试性能显示，增益整体为17dB，增益平坦度为1.6dB，噪声系数整体在2.5dB上

下，整体输出三阶交调截止点为33dBm。两款高线性低噪声放大器的版图面积均

2

为0.5×0.8mm。

关键词：GaAspHEMT，低噪声放大器，高线性，宽频带

ABSTRACT

Withthesub-6Gbecomingincreasinglycrowded,improvingthelinearityofRF

receivershasbecomearesearchhotspot.AsthecoreactivedeviceofRFreceivers,toa

certainextent,thelinearityperformanceofLNAdeterminesthelinearityperformanceof

RFreceiverstoacertainextent.Atpresent,theLNAdesignedbyCMOSorBiCMOS

processhastheproblemsoflowlinearityandnarrowoperatingbandwidth.Therefore,it

isimportanttodesignLNAwithhighlinearityandwidebandwidth.Inthisthesis,aLNA

withhighlinearity,widebandwidthandlownoisefigureisdesignedbasedon0.15μm

GaAspHEMTprocess.

Firstly,basedonthecascodeamplificationstructureandnegativefeedback

linearisationtechnique,theinputandoutputmatchingnetworks,passivebiascircuitsand

negativefeedbackcircuitsofaLNAareconstructedusingpassivecomponents,anda

LNA