放大器的设计与仿真
本文采用0.18mm CMOS工艺来设计图2（a）所示LNA，此LNA工作在3.1GHz~5.1GHz频段。
首先用PCSNIM（Power-Constrained Simultaneous Noise and Input Matching）流程来设计一个工作于4.1GHz的窄带LNA。设计步骤：1、选择合适的直流偏置点VGS，使得NF最小；2、在功耗约束范围内选择合适的M1栅宽度；3、选择合适的外加电容Cex和电感Ls，使得式(8)-(11)同时满足。然后，选择合适的Rf，根据式(13)，使Q值能够满足带宽的要求。但Rf不能太小，因为Rf越小，引入的噪声越大。
对仿真得到的S参数和NF结果进行分析；从S参数仿真可以看出，LNA在3.1GHz~5.1GHz频带范围内的功率增益为12.45dB~13.45dB，波动范围不超过1dB。输入反射系数S11小于-10.5dB，输出反射系数S22小于-12.5dB，反相传输系数S12小于-40.5dB。并且，在整个带宽范围内，噪声系数NF为2.55dB~2.9dB。根据FCC（美国联邦通信委员会）规定，UWB系统的最高辐射谱密度为-41.3dBm/MHz，因此线性度相对于其他参数来说不是要重点考虑的。把本文设计的LNA与其它一些LNA进行比较，结果也表明此LNA具有良好的性能。