近年来,无线通信领域的进步以及高速数据通信的需求促使了通信技术的快速发展。超宽带系统由于具有高吞吐率的优点,目前已成为非常受欢迎的通信技术。超宽带低噪声放大器作为超宽带接收机的第一级系统,它性能的好坏直接对其后各个系统有较大的影响,因此对于超宽带低噪声放大器的研究很有必要。在文中首先讲述了超宽带低噪声放大器的研究背景和近几年国内外的研究现状,其次简要阐述了低噪声放大器的主要性能参数,如噪声性能、输入阻抗匹配性能、线性度以及电路的增益性能,并且分析了三种无源器件的特性。在第三章中主要总结了各类常见的低噪声放大器电路结构及其优缺点,另外,片上电感作为超宽带低噪声放大器设计中最常见的无源器件,对其模型的研究是很有意义的,因此,在本章中也提出了一种改进型单π模型。通过对各种电路成果进行改进,设计了分别工作在4-18GHz和3-5GHz的高增益、低功耗的超宽带低噪声放大器电路。主要的研究工作和成果为:(1)针对片上螺旋电感提出了一种改进型单π集总参数等效电路模型。提出的模型可以很好地模拟高频下的衬底耦合效应、趋肤效应以及邻近效应;利用RL-C并联结构实现衬底的寄生耦合效应;使用二端口分析方法和拟线性函数方法可以很容易地得到参数值。提出的片上电感的模型与HFSS软件仿真的结果相比,模型在0-20GHz时拟合度很高。(2)设计并研究了一种工作频带为4-18GHz的超宽带低噪声放大器,该放大器基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺,通过在放大级采用三谐振匹配网络技术不仅提高了电路的增益,而且拓宽了电路的频带。此外,通过引入衬底偏置技术使电路的功耗下降。利用ADS软件对电路进行优化仿真,并分析了温度以及工艺角对电路的影响。最终的仿真结果表明,该放大器在室温25℃的状态下,工作带宽为4-18GHz,增益为15.95-18.73dB,增益的平坦度为2.78dB,噪声系数小于4.9dB,其中最小的噪声系数为3.22dB,电路的工作电压为0.9V,功耗仅为5.715mW,该放大器可广泛应用于低功耗、宽频带的射频集成电路中。(3)设计了一种3-5GHz的超宽带低噪声放大器电路,该放大器基于TSMC0.18μm RF CMOS工艺。在此电路中,通过将跨导增强技术和噪声抵消技术相结合,使得电路的增益、功耗、噪声有了一定的改善。在输入级中,利用跨导增强技术实现了电路输入阻抗的匹配;在放大级中,利用跨导增强技术以及电流复用技术使得电路增益有了明显提升,并且利用噪声抵消技术、跨导增强技术使电路的噪声性能和功耗有了明显改善。同时,为抑制电路中的密勒效应和进一步减小电路功耗,在电路中引入了PMOS管。利用ADS对电路进行优化仿真,结果表明,该放大器具有平坦的增益20.02-21.6dB,噪声在1.17-1.63dB之间,工作电压为0.8V,功耗为9.44mW。