摘要：低噪声放大器是超宽带接收机系统中最重要的模块之一，设计了一种可应用于3．1～5．2 GHz频段超宽带可变增益低噪声放大器。电路输入级采用共栅结构实现超宽带输入匹配，并引入电流舵结构实现了放大器的可变增益。仿真基于TSMC0．18μm RF CMOS工艺。结果表明，在全频段电路的最大功率增益为10．5 dB，增益平坦度小于0．5 dB，噪声系数小于5 dB。输入反射系数低于-15 dB，在1．8 V电源电压下，功耗为9 mW。因此，该电路能够在低功耗超宽带射频接收机系统中应用。
关键词：超宽带；可变增益；低噪声放大器；电流舵；低功耗

0 引言
超宽带(UWB)无线通信技术因具有低功耗，高传输速率以及抗干扰能力强等优点，近年来在WPAN、无线USB等高速无线通信领域，以及无线传感器网络、可植入式医疗器具等低功耗领域得到了广泛的关注。UWB频谱范围为3．1～10．6 GHz，在近距离传输距离(10 m)内能够达到480 MHz。目前，在超宽带系统的标准上存在两种方案：直接序列(DS-CDMA)和多带OFDM(MB-OFDM)，而2种方案的低频段均工作在3．1～5．2 GHz，因此3．1～5．2 GHz UWB收发系统是最近的研究热点。
低噪声放大器(LNA)是UWB接收机的最为关键的模块之一，对接收信号进行适当放大的同时尽可能的引入低的噪声，其噪声和增益直接影响到了整个接收机的灵敏度和动态范围。目前常见的宽带LNA包括分布式、噪声取消以及电阻负反馈结构等结构。分布式LNA虽然能够达到较高的增益和低的噪声，但是功耗过大；电阻负反馈结构虽然降低了功耗，但反馈电阻引入了较大的噪声；噪声取消电路能够在各个性能之间平衡，但是由于其结构的特殊性，不能够实现增益的可变。
本文提出了一种超宽带可变增益的低噪声放大器结构，输入级采用共栅结构实现宽带输入匹配，并引入Current-steering结构实现了放大器的可变增益，以牺牲少量噪声性能的代价获得宽的带宽、少的电感数以及增益可变等特性。

1 UWB LNA电路的设计
宽带低噪声放大器电路结构一般由3部分组成：输入匹配网络，放大模块以及输出Buffer。设计时可以单独对每个模块进行优化。输入匹配网络需要在不引入额外噪声的情况下使得端口反射系数S11最小化，完成宽带匹配；放大模块对输入信号进行一定的放大，同时抑制下一级电路的噪声；输出Buffer在不影响电路性能的同时提供大的驱动能力，同时满足输出匹配。而UWB-LNA的难点主要体现在在宽的频段内很难实现输入输出阻抗匹配。图1为提出的UWB-LNA的电路图，现对LNA的各个模块进行分析。