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SiGe HBT及其单片集成电路:低噪声放大器(LNA)的研究

向旺  
【摘要】: 随着无线通信、蓝牙技术、雷达及空间技术的发展,对其射频电路部分的技术指标要求和成本要求越来越苛刻,低噪声放大器(LNA)是整个射频电路部分不可或缺的,它的性能指标直接影响到整个电路、系统的性能指标。全球对新型异质结器件的不断研究,它们异军突起,不断满足市场要求,锗硅异质结晶体管(SiGe HBT)就是其中之一。因为SiGe HBT器件电路在高频性能方面的优越表现,以及相对于GaAs器件的低成本,且能与CMOS技术集成在一起,所以对SiGe HBT LNA的研究成为国内外的热点课题之一。 论文中,首先通过理论分析,介绍了噪声机理;并对常采用的噪声测试方法作了介绍。在对器件的分析设计中,对国内外SiGe HBT的发展状况作了简单介绍,较为详细地分析其基本原理,给出了SiGe HBT的优化设计,主要包括:基区的材料选择和设计;发射区结构的设计;集电区结构的设计。对器件的模型也进行了讨论。 利用Gummel-Poon模型参数将其加入到ADS(Advanced Design System)作为SiGe HBT的晶体管模型,采用详细讨论的负反馈电路技术,设计了级联的超宽带低噪声放大器(UWB LNAs,Ultra-Wide-Band Low Noise Amplifiers)。文中通过比较其他LNAs电路,在0.5-6GHz范围内,此电路获得了增益≥12dB,噪声系数≤1.2dB,P-1dB=-25.4dBm,功耗≤50mW的稳定宽带低噪声放大器。 最后,我们利用L-Edit进行了版图设计。论文中,版图的最大优点是其中使用螺旋电感的电感值较小,使整个MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit)所占用的面积相对其他的较小。


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