一种三频段两阶段低噪声放大器（LNA），兼具WiFi信号的线性度和增益提升功能

《IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems》：A Tri-Band Two-Stage LNA With Simultaneous Linearity and Gain Enhancement for WiFi

三频段两-stage低噪声放大器采用双路径架构优化IIP3，第二级附加亚阈值偏置放大器抑制非线性失真，第一级降低噪声贡献，结合反相器拓扑实现低功耗（3mW@90nm CMOS），实测6GHz时增益13.5dB、IIP3 3.2dBm、NF 3.1dB，对比传统方案性能显著提升。

　　

摘要：

本文介绍了一种三频段、两级的紧凑型低噪声放大器（LNA），该放大器能够同时提升WiFi应用的线性度、增益和噪声性能。第二级采用双路径架构，包括一个主放大器和一个辅助放大器。辅助放大器工作在亚阈值区域，可以抑制三阶非线性并提高增益，而不会增加功耗。第一级LNA能够减少来自第二级的噪声贡献，从而改善整体噪声性能。为了进一步降低功耗，本文采用了基于逆变器的拓扑结构。该LNA采用90纳米CMOS工艺制造，在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz这三个关键WiFi频段上，其噪声性能优于?5 dB（具体数值为）。在6 GHz频段，其增益为13.5 dB，三阶输入截距（IIP3）为3.2 dBm，噪声系数（NF）为3.1 dB；在5 GHz频段，增益为15 dB，IIP3为0.7 dBm，NF为2.76 dB；在2.4 GHz频段，增益为20.66 dB，IIP3为?7 dBm，NF为2.7 dB。该电路的直流功耗仅为3 mW。在6 GHz频段的测试中，双路径技术使第二级的IIP3提高了8.6 dB，增益提高了1.5 dB，噪声系数降低了0.6 dB，且无需额外的功耗或面积开销。