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随着无线通信技术的发展,以相控阵雷达、GSM/CDMA/LTE、WiFi以及Bluetooth为代表的一系列军用和民用产品对无线通信系统的性能要求不断提高。当前,无线通信系统正朝着高性能、低成本和高集成度的方向发展。低噪声放大器作为无线通信系统射频模拟前端的关键模块之一,其噪声、功率增益、线性度和电压驻波比等参数指标直接影响整个无线通信系统的性能。由于硅基工艺低成本、高集成度等优点,基于硅基工艺设计制备低噪声放大器成为射频领域的研究热点。这对高性能、低成本的无线通信产品的开发应用具有重要意义。本文围绕硅基工艺的射频低噪声放大器设计展开研究,在分析硅基工艺低噪声放大器的国内外研究进展和发展趋势的基础上,针对SiGe BiCMOS和CMOS两种工艺条件,对基于HBT和NMOS晶体管的低噪声放大器的噪声特性、电路拓扑结构及电路设计方法进行了系统的分析研究。本文的主要研究工作包括:1、基于IBM 0.18μm Si Ge BiCMOS工艺设计了一款应用于Ku波段相控阵雷达系统的低噪声放大器。根据系统指标要求,选取了两级共射-共基(cascode)结构的级联电路。第一级在共射极引入简并电感以优化噪声性能,第二级主要用于提高功率增益和线性输出功率。为了提高线性度,本文充分考虑HBT的整流作用,在不增加芯片面积和复杂度的情况下,引入线性补偿偏置电路提高放大器的线性度。仿真结果表明,在电源电压3.3V时,噪声系数低于4dB,功率增益大于22dB。在中心频率16.5GHz处,1dB压缩大于6.5dBm。与采用传统电阻分压偏置的放大器相比,本文设计放大器的1dB压缩点功率增大了一倍。2、针对我国TD-LTE无线通讯的通信频带,分析比较了几种CMOS工艺下的噪声优化方法,提出了一种在功耗约束条件下同时实现噪声匹配和功率匹配的方法。基于UMC 0.18μm CMOS工艺设计了一款两级cascode级联结构的低噪声放大器,并完成了电路原理图设计、版图绘制和流片。仿真结果表明,当电源电压为1.8V时,放大器的工作频率范围在2575-2635MHz内,噪声系数小于2.2dB,功率增益大于25dB,且输入输出匹配良好。