射频微波芯片设计7：详解基于ADS的低噪声放大器芯片设计

低噪声放大器芯片设计深度解析

1. 引言

在无线接收系统的核心中，低噪声放大器(LNA)扮演着关键角色，它能放大微弱信号，同时抑制噪声，提高接收机灵敏度。理解LNA的性能指标，如噪声系数、增益、功耗和面积，是设计高效放大器的基础。

2. 基础理论与设计流程

低噪声放大器的基本概念包括其定义：放大微弱信号并抑制噪声。衡量其性能的关键指标有噪声系数（衡量噪声引入程度，以dB表示）、增益（包括信号源的增益和功率增益）以及工作带宽，后者定义了放大器的有效工作范围。

(3) 关键设计参数

设计过程中，1dB增益压缩点与3阶交调点是评估非线性性能的重要指标。同时，直流功耗的优化，以及芯片面积的紧凑设计，都是在性能与成本间寻求平衡的关键步骤。

3. 通用技术与稳定性分析

放大器的稳定性至关重要，可通过稳定性判别圆来检查。设计时需确保K值大于1，且|deta|小于1，以保证放大器在射频微波频段的稳定性。单向放大时，S11和S22的模值小于1，可避免自激现象。

GaAs pHEMT小信号模型

考虑寄生参数和管子模型对设计的影响，GaAs pHEMT技术为低噪声放大器提供了理想的平台。

4. 常见架构与匹配

探讨共栅、共源和Cascode等常见单级放大器架构，以及L型匹配技术在匹配50欧姆系统中的应用。 Smith原图中，通过调整二元器件实现精确匹配。

5. 流行技术与实践应用

• 噪声消除技术：通过辅助支路消除有源管噪声，如Ferico Bruccoleri的贡献，以及清华大学Zhijian Pan博士的研究。


• 超宽带技术：如纽瑞芯的低功耗芯片，展示了抗干扰和穿透力的重要性。

6. 结语与学习建议

了解LNA技术动态，设计过程旨在引导学习，不求一蹴而就，但鼓励持续探索。收藏本文，便于回顾系列文章，关注RFIC_抛砖的公众号，获取更多射频芯片技术更新。