具有双频N路径滤波器的通道选择性、带宽可重构宽带低噪声放大器的分析与设计

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：Analysis and Design of Channel-Selective, Bandwidth Reconfigurable, Wideband Low Noise Amplifier With Dual-Frequency N-Path Filters

　　本文介绍了一种可重构、信道选择性的宽带低噪声放大器（LNA），集成了双频、对称交错的差分N路滤波器（NPF）。利用交错NPF与电流求和的组合，可在多种信道带宽范围内实现可调的四阶带通响应，从而提升LNA输出端的阻塞抑制能力。文中展示了两个基于14 nm CMOS工艺集成的原理验证原型，有源面积仅为0.114 mm2。第一个原型功耗为35.4–41.8 mW，工作频段为1.5–3.5 GHz，可重构带宽为70至370 MHz，带内增益为15.5 dB，最小噪声系数（NF）为5.5 dB，同时实现阻塞处理能力（带内IP1 dB）为?27.8 dBm。第二个原型在IP1 dB上提升了8 dB，实现了分布式前端线性化，同时保持相似的噪声和选择性性能。**I. 引言**6 GHz以下频段频谱拥塞以及用户需求的增长，推动了支持多频段运行并通过滤波提供干扰容忍能力的无线电系统的开发。传统上，无线电设备采用多个调谐的窄带前端[图1(a)]以确保各频段具有足够的邻道抑制（ACR）。接收（RX）链路中ACR的有效性可由低噪声放大器（LNA）的输入压缩电平以及到达模数转换器（ADC）的干扰信号和有用信号电平来表征。对于Wi-Fi系统，常见的干扰源包括蓝牙设备、无绳电话和微波炉，在考虑传播损耗后接收到的干扰电平为___ dBm[1]。为防止ADC过载，RX链路必须提供超过65 dB的抑制，确保干扰电平在ADC输入端低于?80 dBm。通常，双工器在RX前端提供30 dB抑制[2]，而LNA必须容忍___ dBm的输入阻塞信号。图1.(a) 传统接收机需要多条频率选择性路径，增加了复杂度和设计工作量；(b) 具有信道选择性的可重构宽带放大器带来了更简单的射频接口。