JSSC 2009第5期RF & Wireless0.13μm CMOSLNANeural Network Accelerator

Design of a High Performance 2-GHz Direct-Conversion Front-End With a Single-Ended RF Input in 0.13 /22m CMOS Yiping Feng, Student Member , IEEE, Gaku Takemura

设计了一个高性能2-GHz直接转换前端，采用单端低噪声放大器和双平衡电流驱动无源混频器。

30 dB转换增益，3.1 dB噪声系数，12 dBm IIP3，39 dBm IIP2，12 mW功耗

直接转换前端低噪声放大器无源混频器WCDMA高线性度

▸创新点1：单端低噪声放大器（LNA）驱动片上变压器负载，实现单端到差分的高效转换（电路创新）。该设计避免了传统差分LNA对双RF输入引脚的需求，简化了前端设计，同时通过变压器优化了阻抗匹配和噪声性能，实现了3.1 dB的低噪声系数。

▸创新点2：采用双平衡电流驱动无源混频器（电路创新）。相比传统有源混频器，该设计显著提升了线性度（IIP3达-12 dBm，IIP2优于39 dBm）并降低功耗（仅12 mW），同时通过电流驱动模式改善了噪声和增益的权衡。

▸创新点3：高线性度与低噪声协同设计（系统创新）。通过联合优化LNA和混频器的阻抗匹配、偏置及电流分配，在2.1 GHz频段实现30 dB转换增益的同时，满足WCDMA对1/f噪声和IIP2的严苛要求，解决了全双工通信中的发射信号泄漏问题。

▸创新点4：集成化前端设计（系统创新）。通过片上变压器和无源混频器的紧凑布局，在0.13μm CMOS工艺下仅占用1.1 mm²面积，实现了高集成度，避免了外部SAW滤波器的使用，降低了成本和复杂度。

Abstract

Member , IEEE, Gaku Takemura, Shunji Kawaguchi, and Peter Kinget , Senior Member , IEEE Abstract—A 2.1 GHz CMOS front-end with a single-ended low- noise ampliﬁer (LNA) and a double balanced, current-driven pas- sive mixer is presented. The LNA drives an on-chip transformer load that performs single-ended to differential conversion. A de- tailed comparison in gain, noise, and second and third order lin- earity performance is presented to motivate the choice of a cur- rent-driven passive mixer ov