如何使用SiGe技术提高射频集成电路的性能

　　在蜂窝手机和其他数字的、便携式、无线通信设备中，有三个参数越来越重要。低功率消耗和轻型电池给设备带来自由移动的权力，更高的前端接受灵敏度增加了接收距离，更高的前端线性度对可容许的动态范围具有直接的影响。随着π/4DQPSK和 8QAM这类非恒定能量调制方案的使用，上面三个参数的重要性越来越大。 SiGe （硅锗）技术是最近的一项技术革新，能同时改善接收机的功耗、灵敏度和动态范围。GST-3是新的基于硅锗技术的高速 IC处理工艺，其特点是具有35GHz的特征频率（fT）。下面的典型前端框图（图1）中给出了用硅锗技术实现的混频器和低噪声放大器（LNA）可能达到的性能（1.9GHz）。

　　在下行链路中对噪声系数的主要影响来自于LNA第一级晶体管输入级产生的噪声。噪声系数（NF）是一个体现网络性能的参数，用来将实际网络中的噪声与通过理想的无噪声网络后信号中的噪声进行比较。具有功率增益G = POUT/PIN的放大器或其他网络的噪声因数（F）可以表示为：

　　我们只关心热噪声（也叫做约翰逊噪声或白噪声）和散粒噪声（也叫做肖特基噪声）。一个具体的双极型晶体管高频等效模型 （Giacoleto模型，参见图2）会帮助我们理解这个噪声是如何产生的。这个模型还告诉我们硅锗技术是如何降低LNA前端噪声系数的。

　　在一个温度大于零（0°K）的导体内，电荷载体的随机运动产生了随机的噪声电压和电流。随着导体温度的升高这些电荷载体随机运动的速度会加快，也就提高了噪声电压。晶体管基区寄生电阻（Rbb´）产生的热噪声为Vn（f） = 4kTRbb´，其中Vn（f）是电压噪声谱密度，单位是V²/Hz，k是玻尔兹曼常数（1.38×10-23 Joules/Kelvin），T是以开尔文为单位的绝对温度（°C + 273°）。散粒噪声是电荷载体的粒子特性的结果。半导体内流动的DC电流通常被认为在每一时刻都是恒定的，但是任何电流都是由一个个的电子和空穴的运动所形成的。只有这些电荷载体所产生的电流的时间平均值才可以看做是恒定的电流。电荷载体数量的任何波动都会在那个时刻产生随机的电流，这就是散粒噪声。