藍芽接收端之低雜訊放大器設計研究 白欣松、陳勛祥 ; 許崇宜
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摘 要
本篇論文提出一個操作在1.8V供應電壓，應用於射頻(Radio Frequence )接收端的LNA(Low Noise Amplifier，低雜訊放大器)
，放大器適用於無線藍芽系統2.4GHz頻段。LNA採用單端(single)、串疊(cascade)的結構，並且為了節省整體面積以及後級 電路整合度的考量而使用on-chip螺旋電感(spiral inductors)。本論文使用Advanced Design System (ADS)模擬軟體，配合高整 合性的TSMC CMOS(互補式金氧電晶體) 0.18um的Model來模擬電路。 論文中的前端低雜訊放大器設計主要是符合藍芽系 統應用需求，除了低功率消耗，低雜訊放大器的輸出入阻抗、功率增益、隔絕度、線性度也是設計的考量，利用調整LNA 的電路來達成電路整體的最佳效能。其模擬結果功率消耗為4.65mW、雜訊指數2.894dB、1dB壓縮點-24dBm、功率增 益14.571dB及非常良好的輸出入阻抗。
關鍵詞 : 低雜訊放大器 ; 螺旋電感 ; 射頻
目錄
封面內頁 簽名頁 授權書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．iii 中文摘要．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．．．．．．iv 英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．v 誌謝．．．．．．．．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．vi 目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．vii 圖目錄．．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．x 表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．xii 第 一章 序論 1.1藍芽簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2相關研究發展現況．．．．．．．．．．．．．
．．4 第二章 通訊系統架構 2.1接收機系統簡介．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.2超外差式接收機．．．．．．．
．．．．．．．．．8 2.3直接降頻接收機．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章 低雜訊放大器的設計考量 3.1 簡 介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.2 MOS積體電路內在雜訊．．．．．．．．．．．13 3.2.1通道熱雜 訊．．．．．．．．．．．．．．13 3.2.2閘極電阻雜訊．．．．．．．．．．．．．15 3.2.3閃爍雜訊．．．．．．．．
．．．．．．．16 3.3 雜訊指數．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 3.4 線性度考量．．．．．．．．．．．．．
．．．．20 3.4.1 1-dB增益壓縮點．．．．．．．．．．．．21 3.4.2 三階交互調變點．．．．．．．．．．．．23 3.5增 益．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 第四章 低雜訊放大器的架構 4.1簡介．．．．．．．．．．．．．．
．．．．．．29 4.2低雜訊放大器的電路架構．．．．．．．．．．．30 4.3輸入阻抗匹配網路．．．．．．．．．．．．
．．32 4.3.1 電阻匹配電路．．．．．．．．．．．．．．32 4.3.2 共閘級匹配電路．．．．．．．．．．．．．34 4.3.3 並串回授匹配電路．．．．．．．．．．．．35 4.3.4 電感衰減匹配電路．．．．．．．．．．．．36 4.4串疊結構．．．
．．．．．．．．．．．．．．．39 4.5 螺旋式電感與MIM電容．．．．．．．．．．．40 第五章 模擬結果與佈局圖 5.1 序言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44 5.2阻抗匹配模擬．．．．．．．．．．．．．．．．45 5.3反向隔絕 度模擬．．．．．．．．．．．．．．．47 5.4功率增益模擬．．．．．．．．．．．．．．．．48 5.5雜訊指數的模擬．
．．．．．．．．．．．．．．49 5.6線性度的模擬．．．．．．．．．．．．．．．．50 5.6.1 1-dB增益壓縮點模擬．．
．．．．．．．50 5.6.2 三階交互調變點模擬．．．．．．．．．．51 5.7 溫度變異模擬．．．．．．．．．．．．．．
．52 5.8 供應電壓變異模擬．．．．．．．．．．．．．53 5.9 製程變異模擬．．．．．．．．．．．．．．．54 5.10 穩 定度模擬．．．．．．．．．．．．．．．．55 5.11佈局平面圖．．．．．．．．．．．．．．．．．56 5.12量測考量．
．．．．．．．．．．．．．．．．．57 第六章 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58 參考文獻．
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60 參考文獻
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