0 引言
LNA已廣泛應用于微波通信、GPS接收機、遙感遙控、雷達、電子對抗及各種高精度測量系統(tǒng)等領域中,是現(xiàn)代IC技術發(fā)展中必不可少的重要電路。LNA位于射頻接收的最前端,其主要功能是將從天線接收到的信號無失真地放大到下一級電路,同時保證較小的噪聲。它的增益、噪聲和穩(wěn)定性等將對整個系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。因此,低噪聲放大器的基本設計要求是:噪聲系數(shù)低、足夠的功率增益、工作穩(wěn)定可靠、足夠的帶寬和較大的動態(tài)范圍。
SiGe材料安全性很好,器件具有功耗小、特征頻率高的優(yōu)點,與成熟的Si工藝兼容,其集成度也相當高。SiGe HBT在微波和射頻通信領域的地位越來越重要,其最佳應用領域之一就是低噪聲放大器。經(jīng)過20年的發(fā)展,SiGe HBT的最高截止頻率fT已達到375 GHz。
IEEE802.11a無限通信標準是近年來提出的一種新的無線標準,其最大吞吐率為在5 GHz波段上實現(xiàn)54 Mbit/s傳輸速率。該標準采用正交頻分多路復用(OFDM)調制技術,可有效降低多重路徑衰落對接收器性能的影響,將比以往的802.11b和藍牙(2.4 GHz頻帶,最高11 Mbit/s)具有更廣泛的應用。
近年來,國內外對于低噪聲放大器的報道,用GaAs FET、CMOS來實現(xiàn)的較多,而用硅鍺異質結雙極型晶體管(SiGe HBT)實現(xiàn)的較少。為了更好地探討這方面的問題,本文基于IEEE802.11a標準介紹了一款SiGe HBT低噪聲放大器的設計。
1設計理論及方法
1.1 LNA低噪聲的實現(xiàn)
對于大多數(shù)射頻放大器來說,在低噪聲前提下對信號進行放大是系統(tǒng)的基本要求,因此,LNA低噪聲的實現(xiàn)尤為重要。放大器的噪聲系數(shù)F可定義為放大器的輸入信噪比和輸出信噪比的比值,則
式中:Sin、Nin分別為輸入端的信號功率和噪聲功率;Sout、Nout分別為輸出端的信號功率和噪聲功率。