射频电路中低噪声放大器的研究与设计.pdfVIP

摘要

随着相控阵芯片的商业化，毫米波收发机的功能越来越多样化。作为接收机前

端重要的有源模块，低噪声放大器（LNA）对噪声系数、带宽、增益等指标的要求

越来越高。

多通道接收机中需要LNA具有较高的线性度，本文面向K波段高线性度四通

道接收机设计了一款高线性度宽带LNA。LNA采用等效源极退化电感技术和并联

谐振腔技术进行设计，在单级放大器中实现了37%的相对带宽以及高于-2.8dBm的

输入功率1dB压缩点。

在收发一体的毫米波芯片中，接收模块往往需要考虑发射信号的干扰作用。本

文设计了一款具有干扰信号抑制作用的超低噪声LNA。放大器基于三级电流复用

结构，采用跨导增强改进结构改善电路稳定性和噪声系数。在输出匹配电路中基于

电容电感串联枝节实现对发射干扰信号的抑制作用。最终在工作频带内LNA实现

了低于0.95dB的噪声系数性能。

毫米波集成电路的集成度要求越来越高，如何减小收发系统的面积成为设计

师需要研究的一个重要课题。本文设计了一款基于负载调制平衡放大器（LMBA）

架构的可重构放大器。电路在单模块芯片中实现了PA和LNA双工作模式，创新

性地提出了一种三耦合变压器技术改变电路匹配状态。电路由两平衡路和一控制

路构成，在PA模式下，三路均正常工作实现LMBA的负载调制效应，实现高输

出功率及改善的回退区效率；在LNA模式下，平衡路关闭，只有控制路工作，电

路实现LNA的功能。电路采用自适应偏置电路和线性化偏置电路实现PA模式下

AM-AM失真的改善。最终电路改善了传统双向放大器低输出功率高噪声系数的缺

点，实现了较低的噪声系数及优异的输出功率。

关键词：毫米波，LNA，负载调制平衡放大器，可重构放大器

ABSTRACT

Withthecommercializationofphasedarraychips,thefunctionsofmillimeterwave

transceiversarebecomingmoreandmorediversified.Asanimportantactivemoduleof

thereceiverfront-endblock,LowNoiseAmplifier(LNA)hashigherrequirementson

noisefigure,bandwidth,gainandotherindicators.

HighlinearityofLNAisrequiredinmulti-channelreceiver.Inthisthesis,ahigh

linearitybroadbandLNAisdesignedforK-bandhighlinearityfour-channelreceiver.The

LNAisdesignedusingequivalentsourcedegradedinductortechnologyandparallel

resonantcavitytechnology.Afractionalbandwidthof37%aswellasa1dBcompression

pointofinputpowerabove-2.8dBmisachievedinasinglestageamplifier.

Inthemillimeter-wavechip,thereceivermoduleoftenneedstoconsiderthe

interferenceofthetransmittedsignal.Thisthesisdesignsanultra-lownoisefigureLNA

withinterferencesignalsuppression.Theamplifierisbasedonthree-stagecurrent

multiplexingstructure,andtheimprovedtransconductanceenhancedstructureisus