CMOS低噪声放大器中的输入匹配研究与设计

４ 结果及讨论

　　基于改进型输入匹配结构设计的工作频段为５.１～５.８ＧＨｚ的宽带，ＣＭＯＳ低噪声放大器的各项性能参数由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。从图中可以看出，移除源端负反馈电感对输入匹配有一定的不利影响，但是一般低于－１０ｄＢ的Ｓ１１值即可满足实际应用［４］。该ＬＮＡ在工作频段５.３～５.８ＧＨｚ内可以满足Ｓ１１低于－１０ｄＢ，而５.３ＧＨｚ以下的工作频段由于偏离ω０１值较多，对输入阻抗匹配性能稍稍产生不利影响。因此，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，可以满足良好的输入阻抗匹配。该宽带ＬＮＡ的增益在工作带宽内可以达到１５ｄＢ以上，满足正常的增益放大需求。

　　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宽带应用中是可以被接受的。

　　图５是反向增益曲线，可以看出，工作频带内反向增益Ｓ参数Ｓ１２为－１０５～－９５ｄＢ，根据ＬＮＡ稳定系数Ｋ的定义

　　当Ｋ＞１且Δ ＜１时，ＬＮＡ将无条件稳定，输入输出阻抗匹配良好时，只要降低反向增益Ｓ１２的值即可增加稳定系数Ｋ值［７］。因此该宽带低噪声放大器的稳定性很好，这对于低噪声放大器的正常工作是非常重要的。

　　ＬＮＡ还有一个重要的性能参数，即线性度。图６为仿真结果１ｄＢ压缩点Ｐ１ｄＢ曲线图，由图可看出，Ｐ１ｄＢ约为－１０ｄＢｍ，线性度良好，有利于不失真地对大信号进行放大。

　　４ 结语

　　在对传统源极电感负反馈输入结构分析的基础上加以改进，利用一个小值ＬＣ并联网络代替大感值的栅极电感，并从简化电路和进一步降低噪声的角度考虑，移除源极负反馈电感。将改进的输入匹配应用到适用于无线接收机用的宽带低噪声放大器的设计中，结果表明，虽然输入匹配性能稍稍有点恶化，但是仍然可以满足实际的应用需要，并且工艺上电感值小的片上螺旋电感更易实现，电路的整体噪声性能也得到改善，可以应用到工作频率在５.１～５.８ＧＨｚ的无线接收机中。