1、导言
作为接收机的榜首级，ＬＮＡ的功能对整个接收机体系的功能起着至关重要的效果，因为整个体系的信噪比（ＳＮＲ）很大程度上取决于ＬＮＡ的噪声系数（ＮＦ）和增益。因而，规划功能杰出的ＬＮＡ成为射频前端规划的重要方针。因为低噪声扩大器的各个目标常常会发生对立，互相不能统筹，因而规划是在噪声系数、增益、安稳性、阻抗匹配以及线性规模等目标之间采用折中考虑。最近许多射频集成电路都是选用ＣＭＯＳ工艺来完成的，尤其是０。１８μｍ的ＣＭＯＳ工艺很适于集成的ＳＯＣ规划。
现在最常见的输入匹配结构是源极电感负反馈结构，该结构有利于取得高增益和低噪声系数，可是存在较大的缺点，即需求供给一个大感值的栅极电感（Ｌｇ）。在实践规范的ＣＭＯＳ工艺下集成完成一个大感值的片上螺旋电感往往比较困难，而选用片外电感又晦气于完成电路的集成及小型化，而且因为大感值栅极电感的寄生阻抗比较大，相应地发生热噪声也会比较大。该文选用改进型输入匹配结构，用一个并联的小值ＬＣ网络来替代电感值比较大的栅极电感，并从进一步下降噪声系数和简化电路的视点考虑，移除源极负反馈电感（Ｌｓ）。
２、理论剖析
传统的输入阻抗匹配结构是源极电感负反馈结构，其输入阻抗表达式为
为满意式（３），栅极电感的感抗一般比较大。如前所述，从利于电路集成完成和下降噪声系数的视点考虑，应当尽量防止运用大值电感。该规划选用一个小值ＬＣ并联网络来替代。图１是ＬＣ并联网络及其等效电路。
如图所示，在并联ＬＣ网络中，假定电感为一个抱负的感抗Ｌ１和一个电阻Ｒ１的串联，其等效阻抗为Ｚ＝ｊωＬ２＋Ｒ２ （ω为低噪声扩大器的中心作业
依据式（４），如果能满意０＜１－ω２Ｌ１Ｃ１＜１，那么Ｌ２的电感值将比Ｌ１大，而且随ω趋近ω０１，Ｌ１将发生更大的电感Ｌ２。这样栅极电感Ｌｇ便能够用一个电感值较小的ＬＣ并联网络来替代发生。在传统输入匹配结构中，源极负反馈电感用来满意５０Ω阻抗匹配，可是它会发生热噪声而且晦气于ＬＮＡ增益的进步。依据式（５），引进ＬＣ并联网络后，电感Ｌ１的寄生阻抗Ｒ１能够等效为一个比较大的阻抗Ｒ２来满意输入端５０Ω的阻抗匹配。因而，移除Ｌｓ尽管对输入匹配功能稍稍发生晦气影响，可是有利于下降噪声系数并进步电路结构的易集成度。改进的输入匹配结构见图２，其输入阻抗为
Ｚｉｎ＝（ｊωＬ２－ｊωＣｇｓ）＋（Ｒ２＋Ｒｇ＋Ｒｉ） （６）
式中： Ｒｉ， Ｒｇ， Ｃｇｓ的详细界说见文献。
因为电阻Ｒ２并不是一个实践的物理阻抗，而是由Ｒ１等效而来，因而其发生的热噪声比相同阻抗值的实践物理电阻发生的热噪声要小。这样，经过移除Ｌｓ并使用ＬＣ网络小值寄生阻抗来进行阻抗匹配，能够进一步下降ＬＮＡ的噪声系数。
３、电路规划
选用改进的输入匹配，依据ＢＳＩＭ３０。１８μｍ模型，规划出了适用于无线接收机用ＣＭＯＳ宽带（５。１～５。８ＧＨｚ）低噪声扩大器的电路结构。
宽带低噪声扩大器规划的关键是供给满意的增益来战胜接收机以下几级引进的噪声搅扰，而其本身的噪声系数则要尽量低，一起还要具备好的输入输出阻抗匹配及杰出的线性动态规模。该规划选用两级扩大并采用改进的输入阻抗匹配结构。Ｌ１的电感值为１ｎＨ，Ｃ１的电容值为０。５７ｐＦ，依据式（１），（２），该ＬＣ并联网络会发生３ｎＨ的等效电感Ｌ２和２５Ω的等效电阻Ｒ２，ＭＯＳ管Ｍ１和Ｍ２的栅宽为１２０μｍ，依据式（３），总的输入阻抗约为３５Ω。
为进一步进步ＬＮＡ的增益，挑选ＬＣ并联网络作为榜首级和第二级的负载阻抗，依据式（７） ～（９），能够确认负载ＬＣ网络的详细参数值
式中：Ｒｓ为源阻抗；Ｑ为电感Ｌｄ２的品质因数。ＬＮＡ第二级对线性动态规模起着至关重要的效果，为了按捺线性动态规模恶化，图２所示的ＭＯＳ管Ｍ３和Ｍ４的栅宽略大于ＭＯＳ管Ｍ１和Ｍ２，第二级的直流偏压也相同略高于榜首级，因为大的直流偏压能够改进ＬＮＡ的线性度。一起考虑整个ＬＮＡ的功耗约束，ＭＯＳ管Ｍ３和Ｍ４的栅宽不宜过大，这儿挑选为１５０μｍ，榜首级和第二级直流偏压别离设置为０。６和０。６５Ｖ［６］。
Ｃ_ｂｌｏｃｋ１，Ｃ_ｂｌｏｃｋ２和Ｃ_ｂｌｏｃｋ３均为隔直电容，它们的容值均挑选为１０ｐＦ。归纳考虑满意的增益、满意大的线性规模和较低的功耗，该规划中ＬＮＡ作业电压１。５Ｖ，偏置直流电流０。６ｍＡ，功耗９ｍＷ。
４、成果及评论
依据改进型输入匹配结构规划的作业频段为５。１～５。８ＧＨｚ的宽带，ＣＭＯＳ低噪声扩大器的各项功能参数由ＡＤＳ（ａｄｖａｎｃｅｄｄｅｓｉｇｎｓｙｓｔｅｍ）仿真给出。
图３给出输入阻抗匹配Ｓ参数Ｓ１１以及增益Ｓ２１仿真曲线。从图中能够看出，移除源端负反馈电感对输入匹配有必定的晦气影响，可是一般低于－１０ｄＢ的Ｓ１１值即可满意实践使用［４］。该ＬＮＡ在作业频段５。３～５。８ＧＨｚ内能够满意Ｓ１１低于－１０ｄＢ，而５。３ＧＨｚ以下的作业频段因为违背ω０１值较多，对输入阻抗匹配功能稍稍发生晦气影响。因而，用小值ＬＣ并联网络替代栅极大值电感，并移除源端负反馈电感，能够满意杰出的输入阻抗匹配。该宽带ＬＮＡ的增益在作业带宽内能够到达１５ｄＢ以上，满意正常的增益扩大需求。
在５。１～５。８ＧＨｚ频段内，ＬＮＡ的噪声系数为２。７５～３。６５ｄＢ（图４）。这样低的噪声系数在ＷＬＡＮ宽带使用中是能够被承受的。
图５是反向增益曲线，能够看出，作业频带内反向增益Ｓ参数Ｓ１２为－１０５～－９５ｄＢ，依据ＬＮＡ安稳系数Ｋ的界说
当Ｋ＞１且Δ ＜１时，ＬＮＡ将无条件安稳，输入输出阻抗匹配杰出时，只需下降反向增益Ｓ１２的值即可添加安稳系数Ｋ值［７］。因而该宽带低噪声扩大器的安稳性很好，这关于低噪声扩大器的正常作业是非常重要的。
ＬＮＡ还有一个重要的功能参数，即线性度。图６为仿真成果１ｄＢ紧缩点Ｐ１ｄＢ曲线图，由图可看出，Ｐ１ｄＢ约为－１０ｄＢｍ，线性度杰出，有利于不失真地对大信号进行扩大。
４、结语
在对传统源极电感负反馈输入结构剖析的基础上加以改进，使用一个小值ＬＣ并联网络替代大感值的栅极电感，并从简化电路和进一步下降噪声的视点考虑，移除源极负反馈电感。将改进的输入匹配使用到适用于无线接收机用的宽带低噪声扩大器的规划中，成果表明，尽管输入匹配功能稍稍有点恶化，可是依然能够满意实践的使用需求，而且工艺上电感值小的片上螺旋电感更易完成，电路的全体噪声功能也得到改进，能够使用到作业频率在５。１～５。８ＧＨｚ的无线接收机中。
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