طراحي يك تقويت‌كننده كم‌نويز كسكود ولتاژ پايين با خطينگي بالا به كمك روش تزويج مغناطيسي در باند 45GHz

Analysis and Design of Low-Voltage High Linearity CMOS Cascode LNA with Magnetic Coupled Technique for 45GHz Application

در اين مقاله، يك LNA كسكود ولتاژپايين با خطينگي بالا، با استفاده از روش تزويج مغناطيسي در باند فركانسي 45GHz با استفاده از تكنولوژي µmRF-0.18CMOS شركت TSMC ارائه شده است. از روش تزويج مغناطيسي جهت كاهش ولتاژ منبع تغذيه و كاهش اثرات غيرخطي رسانايي درين ترانزيستور كسكود ورودي به‌كار گرفته شده است. به كمك يك ساختار سورس مشترك و ايجاد يك مسير اضافي اثرات غيرخطي ترارسانايي ترانزيستور ورودي در خروجي طبقه اول كاهش داده شده است. شبكه ميان‌گذر ورودي و ساختار شانت-پيكينگ خروجي جهت دستيابي به تطبيق پهن‌باند در ورودي و خروجي تقويت‌كننده به كار گرفته شده‌اند. اين LNA دو طبقه داراي بهره سيگنال كوچك dB9 و عدد نويز dB4 در فركانس GHz45 است. مقدار IIP3 تقويت‌كننده كم‌نويز پيشنهادشده +3.8dBm بوده كه در مقايسه با ساختار كسكود با استفاده از روش تزويج پايه +7dBm بهبود داشته است. اين تقويت‌كننده داراي پهناي باند 3dB، 10GHz بوده و تلفات بازگشت در سرتاسر پهناي باند بهتر از 10dB است. تقويت‌كننده كم‌نويز پيشنهادي با ولتار منبع تغذيه 0.6 ولت داراي توان تلفاتي 6.8mWاست.

A low voltage cascode LNA with high linearity designed in 0.18μm RF CMOS technology is presented, in which magnetic coupling has been adopted in 45GHz frequency band. Magnetic coupling has been used to decrease the supply voltage, as well as the reduction of drain nonlinear conductivity in the input cascode transistor. Using common source topology and adding an auxiliary signal path to the output, nonlinearity of the trans-conductance of input transistor has been improved. Input bandpass network and output shunt-picking topology has been used to perform the wideband matching in the amplifier input and output. The proposed two-stage LNA reveals 9dB small signal gain and 4dB noise figure at 45GHz center frequency, at 1MHz frequency offset. IIP3 of the designed LNA is +3.8dBm, presenting 7dB improvement, in comparison with the cascade structure. The amplifier has 3-dB bandwidth of 10GHz, where the return loss in the entire band is better that 10dB. The supply voltage of the designed LNA is 0.6V and power consumption is 6.8mW