论文部分内容阅读
随着多标准移动网(Mobile Network)和无线局域网(Wireless Local AreaNetwork, WLAN)的迅速发展，一种适用于移动通话和无线数据传输多模接收机的双频段可变增益低噪声放大器成为无线移动通信系统中研究的热点。 本文对可适用于0.9GHz和2.4GHz的多模接收机中的宽调节范围双频段可变增益低噪声放大器进行了研究和制作，着重对增益控制级模块、放大级模块、输入输出级模块以及增益和功耗的改进技术等进行了研究，完成了双频段可变增益低噪声放大器芯片级电路设计，并进行了PCB板级电路的研制和测试。 首先，基于0.35um SiGe HBT工艺，设计了一款新型的工作于0.9GHz和2.4GHz的宽调节范围双频段可变增益低噪声放大器。放大器分为增益控制级、放大级、输入输出级。增益控制级采用新型的电流驱动技术实现增益可变和增益宽调节范围;放大电路采用cascode结构减小了放大管的Miller电容，同时提高了电路的反向隔离度;输入级采用LC串并联谐振网络实现了双频段的输入匹配，同时采用噪声去耦技术减弱来自输入阻抗的噪声影响;输出级采用射随器实现了输出阻抗匹配。为了进一步提高电路增益和减小功耗，采用改进的共射-共基结构的电流复用技术对电路进行优化改进，弥补了cascode结构放大能力小和级联功耗大的不足。结果表明，当控制电压从0V到1.4V变化时，放大器在0.9GHz和2.4GHz工作频率下的Su和S22小于-10dB，增益可变范围分别达到了30dB和20dB，噪声为3dB左右，最大增益处的三阶交调点ⅡP3分别为1dBm和2dBm，功耗为21.5mW。并绘制了放大器的芯片版图，版图面积为0.5mm2。 其次，为了验证电路低功耗、高增益、宽调节范围技术的可行性，完成了PCB板级的双频段可变增益低噪声放大器设计。由于微带线和分立元件存在差损和寄生，采用电磁仿真提取了通孔和微带线的寄生参数，缩小了与实测结果的差距;分析了PCB板通孔寄生电感大小与通孔尺寸的关系，通过优化通孔尺寸和布局降低了寄生电感对电路性能的影响。由于寄生电感会影响输入匹配和噪声性能，重新分析和调整了输入匹配电路实现了良好的阻抗匹配;同时采用微带线等效电感取代发射极串联分立元件电感，减小了电路的噪声系数，并实现了电感值的连续可调。经过以上优化后，电磁联合仿真结果表明，放大器的S11和S22小于-10dB，增益S21变化范围分别为28dB和18dB，噪声NF为4dB左右，功耗21.5mW。显示了双频段可变增益低噪声放大器具有宽的增益可调节范围、低功耗、低噪声的良好性能。 最后，完成了双频段可变增益低噪声放大器的制作。使用Agilent5230A矢量网络分析仪，Agilent N8973噪声分析仪等仪器对放大器进行测试。测试结果表明，在0.9GHz和2.4GHz下，S11和S22低于-10dB，增益S21动态范围分别为26dB和16dB，噪声NF为4～5dB，功耗为21.5mW。测试结果验证了电路设计方法、制作和测试的正确性和可行性。