关键字 |
| 低噪声放大器(LNA),无线电频率(RF)和CMOS单级放大器,主动被动组件,射频前端。 |
介绍 |
| 过去时间放大器对信号放大扮演非常重要的角色在通信系统和接收机设计精度的需求,时间增加一个放大器的需求增加,可能在一次执行多个操作这是可能的低噪声放大器等微弱信号的放大,降低噪声,减少噪声图,提高增益和功率高稳定性,提高语音和数据质量和消除信道干扰,采用的另一个特性是放大的信号,减少噪声信号在同一时间。在通信市场的需求采用增加增加手机的市场,GPS、蓝牙等,用于日常生活中。低噪声放大器是任何通信系统的基本构建块。这是放置在无线电接收机的前端,一个电子放大器放大接收到的信号与最低可接受水平的自我生成额外的噪音而无线电接收机由放大器、混频器和过滤器。第一部分是一个放大器,是接收机最重要的部分。放大器的主要功能是放大信号而不添加噪声极低从而保护所需信噪比极低的功率和大信号水平和提供第一级放大,可以由接收机接收也接收机的灵敏度。它放大接收到的信号没有引入任何扭曲因此消除信道干扰。接收机的动态范围是最大的区别可能接收信号和尽可能小的接收信号质量的定义接收器链。最大的接收器收到的信号,可以建立一个功率上限,可以由系统处理,同时保留语音或数据质量。背后的原因使用放大器信号来自天线非常小,放大的信号是必要的,合理的和最小功率消耗增加,噪声图、非线性和阻抗匹配是在放大器设计中最重要的参数。 An LNA is a design that minimizes the noise figure of the system by matching the device to its noise matching impedance. As we see the role of LNA in Radio receiver that LNA amplify received signal, boost the desired signal power, reduced noise in the receiver, increased gain in the receiver. An amplifier which uses is the single stage amplifier. |
| 本文表明无线电接收机的背景信息。在这个配置中首先设计一个低噪声放大器,第二混频器和第三过滤器。接收器的第一阶段是典型的低噪声放大器(LNA),其主要功能是提供足够的增益以克服噪声的后续阶段(例如,在搅拌机或如果放大器)。除了提供足够的好处,而添加尽可能少的噪声、放大器应该容纳大信号不失真,提供一个大的动态范围,和现在好匹配它的输入和输出,这是非常重要的,如果一个被动带选择过滤和镜像抑制滤波器之前,成功LNA、因为许多过滤器是相当敏感的转移特点的质量终止。放大器原理图是一个基本电路设计来表示系统的元素。放大器的原理结合常见,级联放大器。这是用来找出LNA的结果。 |
无线电接收机架构和放大器的作用 |
| 在无线电通信技术中,一个无线电接收器是一种电子装置,接收无线电波并将它们所携带的信息转换为可用的形式。它是用于天线。天线拦截无线电波(电磁波),并将它们转换成微小的交流电应用于接收机,接收机提取所需的信息。接收者使用电子过滤器独立想无线电频率信号从其他信号,电子放大器来提高信号的力量进行进一步的处理,最后通过解调恢复所需的信息。产生的信息接收方可能以声音的形式(一个音频信号),图片(视频信号)或数据(数字信号)[2]。无线电接收机可能是一个单独的电子设备,在另一个设备或电子电路。设备包含无线电接收器包括电视、雷达设备,双向收音机、手机、无线计算机网络、GPS导航设备、卫星天线、无线电望远镜,蓝牙设备,车库门开器,和婴儿监视器。 |
| 亚历山大Stepanovich波波夫在1896年设计并实现了第一个无线电接收机。无线电接收机已经见过许多技术进步。最重要的进展之一是超级外差的发明,或超外差接收机。接收机解调和解码通道输出恢复原始信息来源。一旦解调,信道译码器,它通常是一个过滤器匹配信道编码器,用于恢复一个样本估计每个符号的信道码字。信道编码器的估计数字源码字,然后转化为估计源解码器的原始数据。 |
| 外差式架构可能是最常用的接收器在当前商业接收机的实现。低噪声放大器在此体系结构中扮演着重要角色。超级外差接收机的主要目的是产生一个中频(IF)通过外差作用的过程或跳动。可以实现这两个频率时混合产生拍频。 |
| 接收器的第一阶段是典型的低噪声放大器(LNA),其主要功能是提供足够的增益以克服噪声的后续阶段(例如,在搅拌机或如果放大器)。除了提供足够的好处,而添加尽可能少的噪声、放大器应该容纳大信号不失真,提供一个大的动态范围,和现在好匹配它的输入和输出,这是非常重要的,如果一个被动带选择过滤和镜像抑制滤波器之前,成功LNA、因为许多过滤器是相当敏感的转移特点的质量终止。图1显示了外差式接收机使用放大器的体系结构。band-select过滤器之前,采用多次拒绝带外陷。镜像抑制滤波器(预选)后,采用变弱的形象是2ωif离所需的乐队[3]。 |
低噪声放大器的设计和架构 |
| 低噪声放大器是一种电子放大器用来放大可能非常微弱的信号。它通常位于非常接近探测装置,以减少损失任何放大器的给水管路。放大器是一个关键组成部分是放置在前面的无线电接收机端电路。使用一个LNA、噪音的影响后续阶段的接收器链减少放大器的增益,而放大器的噪声本身是直接注入接收到的信号。低噪声放大器是一个通信系统的基本构建块。放大器的目的是增强接收信号可以接受的水平,同时减少噪音。好放大器具有低NF(比如1 dB),一个足够大的增益(如20 dB)和应该有足够大的国际米兰调制和压缩点(IP3和P1dB)。进一步标准操作带宽、增益平坦、稳定性、输入和输出电压驻波比的设计采用另一个考虑是选择单端或微分结构。单端配置提供了一个低噪声图而同时树枝造成的噪音输出微分配置。此外,微分电路中的每个晶体管的电流是单端拓扑的一半。 The transit frequency of the device would be smaller for the differential circuit, which degrades the noise figure of the circuit. But the differential topology can provide an increased output dynamic range and also a better tolerance to commonmode interferences in the circuit. Due to the differential nature of the circuit the effect of the parasitic inductance of the ground pin is reduced. There are several advantages in using a differential design. Firstly, the virtual ground formed at the ‘tail’ removes the sensitivity to parasitic ground inductances, which makes the real part of the input impedance purely controlled by the source degeneration inductance (Ls). Secondly the differential amplification of the signal ensures an attenuation of the common mode signal, in most of the system this common mode signal will be noise. Thirdly, the use of Gilbert mixers and image rejection schemes require to be fed from a differential source [10]. |
标准的放大器特性和CHARECTERSTIS |
| 有一些重要的功能应该包括低噪声放大器: |
| 答:操作电源电压:低噪声放大器通常需要更少的操作电压2到10 V的范围。马克斯2640在2.7到5.5 v。 |
| b .操作电源电流:LNA马需要电源电流的范围、供应currentrequire放大器是依赖于它的设计和应用程序的使用。MAX 2640用于卫星应用程序需要一个电源电流接近马6。 |
| c .工作频率:LNA设计频率范围是500千赫至50 GHz之间决定。 |
| d .歌剧噪声图:噪声图确定一个放大器的效率,因此我们可以决定哪些放大器适用于一个放大器适用于一个特定的应用程序。例如在卫星通信中,一个放大器具有非常低的噪音图是必需的。Mac 2640用于通信的目的有噪声图范围在0.9 - -1.5分贝。 |
| e .工作温度范围:放大器有一些限制其操作温度、放大器的一般为忠实的操作范围是-30ºC + 50ºC, MAX 2640运行在很宽温度范围即-40 + 125ºC。 |
放大器的设计过程 |
| 有许多类型的放大器中可用的市场,但我们使用普通和共源共栅放大器组成这两个,新建一个architure包含良好的输入输出阻抗匹配和高收益。 |
| 第一个放大器原理图我们应用1.8 v的输入电压,输入电压的波形如图所示。 |
| 电源电流,我们给马是2.66,这个范围内的电流特别申请选择放大器的设计超宽带无线电接收机。 |
1。常见的放大器 |
| 首先我们设计放大器使用节奏工具显示登机口共同作为输入信号和排水作为输出信号。它是有用的,例如CMOS射频接收机特别是操作频率附近的场效应晶体管的局限性。它是可取的,因为阻抗匹配和潜在的缓解有较低的噪音。 |
2。共源共栅放大器 |
| 计算机科学的级联阶段和CG阶段称为级联。采用共源共栅放大器两个晶体管晶体管M1和M2是用于连接串联和两个电感L1和L2连接到这两个。我们使用节奏大师(R)示意图XL工具,低噪声放大器的设计。 |
| 我们有coparison中不同类型的放大器,这个概念选择常见的放大器的输入匹配和级联放大器增益高。 |
放大器原理图和仿真 |
| 节奏环境允许访问库包含图标的基本电路元件和能力的地方,连接这些设备的形式在原理图编辑器电路。此外,各种元素的属性的默认值可以编辑和修改以适应需求的实际系统设计。这些文件可以从图形中提取电路形式兼容光谱或香料电路模拟器。放大器通常只涉及一个或两个晶体管来实现低噪声操作。放大器电路的性能是非常依赖的过程技术。CMOS技术是最好的选择设计一个放大器,因为他们提供高速度运行,制造简单,低功耗。 |
| 重新设计和仿真中使用的方法包括步骤: |
| •的参数模拟放大器方案0.18μm CMOS技术实现; |
| •图0.18μm CMOS技术的采用方案 |
| 电路仿真软件允许建模操作,是一种宝贵的分析工具。模拟器可以称为计算和绘制各种波形的结果。一旦设计师满意的操作电路示意图可以放入一个象征的形式和高级电路作为一个组件。放大器的设计提出了一个相当大的挑战,因为其模拟要求高增益,低噪声图,好输入和输出匹配和无条件稳定放大器的最低的电流消耗。放大器需要放大输入信号,提取从嘈杂的环境。 |
| CMOS LNA设计使用0.18μm联华电子技术使用1.8 V电源电压,电流2.66 ma。我们可以找到的力量将4.7 mw。电压增益将15.04 dB在8.72 GHz频率。 |
| 总体噪声图主要由第一放大阶段,只要它有足够的增益。NF图实际射频网络的实际噪声和NFmin是理想的或理论电路噪声图,NF = NFmin +匹配网络因素。 |
低噪声放大器的应用程序 |
| LNA作为加强广泛适用,甚至使能技术在生物技术、分子生物学研究和药物开发。低噪声放大器的其他应用程序如下。 |
| (我)ISM收音机-工业、科学和医疗无线电波段无线电频谱的(部分)保留国际使用无线电频率(RF)能源工业、科学和医疗目的以外的其他通讯。应用程序在这些乐队的例子包括射频加热过程,微波炉,和医疗透热机器。 |
| (2)GPS接收器全球定位系统是一个基于太空的卫星导航系统,提供了位置和时间信息在各种天气条件下,任何地方或接近地球上有一个通畅的视线到四个或更多的GPS卫星。系统提供关键功能军事、民用和商业世界各地的用户。 |
| (3)无线局域网——无线局域网连接两个或两个以上的设备使用任何无线分布法(通常是扩展频谱或OFDM无线),并且通常提供一个通过互联网接入点连接。 |
| (iv)汽车驾驶台-远程无钥匙进入系统用于进入汽车。在光学、驾驶台可能引用类型的目镜。 |
| (v)卫星通信在卫星通信系统中,地面站接收天线将连接到一个放大器。放大器是必要的,因为接收信号弱;它通常是略高于噪声地板上。 |
采用多次结果 |
| 作为广播行业设计的放大器是非常重要的(特别是超宽频无线接收器)和其他应用程序也在LNA、宽工作已经完成许多重要因素相关联,LNA设计在不同的频率范围为弱信号放大频率不同的信号放大的效果和其他参数,如噪音图,增益,阻抗匹配。 |
确认 |
| 我衷心和心脏感觉由于苏拉Sharma女士我项目指南提供合适的环境进行这项工作“设计低噪声放大器的超宽频无线接收器”及其应用时仍然是一个新的和未经验证的字段以及他们的支持,鼓励和设施在完成这个项目。我深深地感谢Manhar女子先生和特别感谢Akshat Gupta先生无数的行为及时的鼓励和建议。 |
表乍一看 |
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数据乍一看 |
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引用 |
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