I n t e r n at ion al   Jou r n a l   of   I n f o r m at ics   an d   Com m u n icat ion   T e c h n ol ogy  ( I J - I CT )   Vo l .   15 ,   N o .   1 ,  M   a r c h   20 26 ,   pp.   323 ~ 331   I S S N:  2252 - 8776 ,  DO I :  10 . 11591/i ji c t . v 15 i 1 . pp32 3 - 331             323       Jou r n al  h o m e page :  ht tp: // ij ict . iaes c or e . c om   A  h ig h  l i n e ar ity  l o w  n oi se  am p li f ie r  w i t h   m od ifie d   d iff e r e n t ia l  in d u c t or  f or  b lu e t oot h  p r of il e s       Gh at t am an e n i  Us h ar an i 1 ,   S ou r ir aj an   Va r ad a r a j an 2   D e pa r tm e nt   of   E le c t r o ni c s  a nd  C omm uni c a ti o n E ngi n e e r in g, S   V  U ni ve r s it y  C ol le g e   of   E ngi n e e r in g, S r i  V e nka t e s w a r a  U ni ve r s it y ,  T ir upa ti , I ndi a         Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d  No v   25,   2024   R e vi s e d  S e p  26,   2025   A c c e pt e d  N o v   5,   2025       I n   t o d a y ’s   rap i d l y   ev o l v i n g   c o mmu n i c at i o n   l a n d s c ap e,   el ec t ro n i c   d ev i ce s   re l y   h e av i l y   o n   h i g h - p e rf o r m an ce  c o m p o n e n t s   t o   e n s u r e  s e a ml e s s   c o n n ec t i v i t y .   A   l o w - n o i s e   a m p l i fi e r  ( L N A )  i s   a  c r i t i c al   fro n t - en d   el eme n t   i n   an y   r ecei v e r  ch ai n ,   w h e r e  i t s   p e rf o r m an ce   s i g n i fi c a n t l y   i n fl u en ce s   t h e   o v e ral l   s y s t em   e ff i c i en cy .   A s   i n t eg rat e d   c i r cu i t s   co n t i n u e   t o   s h r i n k   w i t h   ad v an cemen t s   i n   t ech n o l o g y ,   ch al l e n g e s   s u c h   as   l i n e ar i t y   d eg rad at i o n   h a v e  b e co me   i n c r e as i n g l y   p ro m i n e n t .   T h i s   w o rk   p r e s en t s   a  m o d i f i e d   d e ri v at i v e  (MD )  n arro w b a n d   co mm o n   s o u r ce   l o w - n o i s e   a m p l i f i e r   (CSL N A )  d e s i g n e d   u s i n g   0 . 1 3   µm   CMO S  t ech n o l o g y ,   o ff e ri n g   i m p ro v e d   l i n e ari t y   an d   fr e q u e n cy   c h ara c t e ri s t i c s .   T h e   p ro p o s e d   d e s i g n   ad o p t s   a  h y b ri d   ar ch i t ec t u r e,   c o m b i n i n g   a   fo l d e d   c a s c o d e   g ai n   s t ag e   w i t h   a  c o mm o n - g a t e   c o n fi g u r a t i o n .   A n   o p t i m i ze d   m o d i fi e d   d i f fe re n t i al   i n d u c t o r  i s   e m p l o y e d   a t   t h e   i n p u t   fo r  e f fe c t i v e   i m p e d an c e  m a t c h i n g   an d   re d u c e d   n o i s e   fi g u re   (N F ).   T h e   i m p l e men t e d   L N A   ac h i e v e s   a  g ai n   o f  2 5 . 8 1   d B ,   an   i n p u t   re t u rn   l o s s   o f   – 2 4 . 8 6   d B,   an d   m ai n t ai n s   a  l o w   NF   o f  0 . 3   d B  at   a n   o p e rat i n g   fr e q u en cy   o f   2 . 4   G H z.   Fu rt h e r m o r e,   t h e  l i n e ar i t y   me t ri c s - t h i rd - o rd e r   i n p u t   i n t e r ce p t   p o i n t   ( II P3 )  a n d   1   d B  c o m p r e s s i o n   p o i n t - are   s i g n i fi c a n t l y   i m p r o v e d   t o   – 1 6 . 7 0   d Bm   a n d   – 2 1 . 8 9   d Bm,   r e s p ec t i v e l y .   T h e s e  r e s u l t s   h i g h l i g h t   t h e   L N A 's   s u i t ab i l i t y   fo r   Bl u e t o o t h   a n d   o t h e r   s h o rt - ran g e   w i r el e s s   c o mmu n i c at i o n   ap p l i c at i o n s .   K e y w o r d s :   B l ue t oot h   C o m m o n   s o ur c e   F o l de d  c a s c o de   L i ne a r i t y   L o w  n o i s e   a m p li f i e r   M o di f i e d   de r i va t i v e   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din g  A u th or :   Gh a t t a m a ne ni   U s h a r a ni   De pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s   a n d  C o m m u ni c a t i o n   E ng i n e e r i ng,   S   V  Uni v e r s i t y   C o l l e ge   o f   E n g i ne e r i ng   S r i   Ve n ka t e s wa r a   U ni ve r s i t y   T i r upa t i ,   I n d i a   E m a i l :  us h a r a ni . s v u2000 @ g m a il . c o m       1.   I NT RODU C T I ON   E x t e n s i ve   r e s e a r c h   h a s   f o c us e d  o n   de ve l o p i n g   wi d e b a n d  m u l t i s t a n d a r d  r e c e i v e r s   c a pa bl e   o f   c o n c ur r e n t l y   de m o du l a t i n g  m u l t i p l e   r a d i o   s i g n a l s .   A   c r i t i c a l   c o m po n e n t   i n   t h e   r e c e i ve r   f r o n t - e n d  i s   t h e   l o w - n o i s e   a m p l if i e r   ( L NA ) ,   whi c h   s i g nif i c a n t l y   i nf l ue n c e s   o v e r a l l   pe r f o r m a n c e .   E m p l o yi ng  m u l t i p l e   n a r r o wb a n d   L N A s   t o  s uppor t   v a r i o us   f r e que n c y   b a n ds   f o r   e a c h   c o m m u ni c a t i o n   s t a n da r d  c a n   l e a d  t o  i n c r e a s e d  s y s t e m   c o m p l e xi t y ,   s i z e ,   a n d  c o s t - p o s i n g  m a j o r   de s i g n   c h a ll e n g e s .   A s   a   r e s u l t ,   n a r r o wb a n d  r e c e i ve r s   a r e   m o r e   e f f i c i e n t l y   c o up l e d  w i t h   n a r r o wb a n d  L N A s   [ 1] .   T o  e n s ur e   hi g h   pe r f o r m a n c e ,   t h e   L N A   m us t   de l i ve r   a   hi g h   ga i n ,   l o w  n o i s e   f i gur e   ( NF ) ,   a n d  pr e c i s e   n a r r o wba n d  i nput   i m p e da n c e   m a t c hi ng.   A dd i t i o n a ll y ,   m a in t a i ni ng  e x c e l l e n t   l i ne a r i t y   i s   c r uc i a l   due   to   t h e   pr e s e nc e   o f   m u l t i p l e   c l o s e l y   s pa c e d  c h a nne l s   w i t hi n   t h e   w i de   o pe r a t i n g  b a n dw i dt h   [ 2] .   No n l i ne a r i t i e s ,   s uc h   a s   s e c o n d - o r de r   ( I M D2)   a n d  t hi r d - o r de r   i n t e r m o du l a t i o n   d i s t o r t i o n   ( I M D3) ,   ge n e r a t e d  by   t h e   L N A ,   c a n   s i g ni f i c a n t l y   de gr a de   t h e   r e c e i v e r ’ s   s e n s i t i v i t y   a nd  o v e r a l l  s i g na l   i n t e gr i t y   [ 3] .   Num e r o us   t e c hni qu e s   h a ve   be e n   r e c o r de d   to  e nh a n c e   t h e   l i ne a r i t y   o f   m il li m e t e r   wa v e ,   b r o a db a n d,   a n d  n a r r o w b a n d  l o w  n o i s e   a m p li f i e r s   [ 4] - [ 9] .   T h e   c o m m o n - s o ur c e   ( C S )   s t a ge ,   u t i l i z i n g  d i v e r s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l ,   Vo l .   15 ,   N o.   1 ,  M a r c h   20 26 :  323 - 331   324   to p o l o g i e s   s uc h   c ur r e n t   r e us e ,   s o ur c e   de ge n e r a t i o n,   a n d  c a s c o de   m e t h o ds ,   c a n   a tt a i n   hi g h   ga i n  a n d  e nh a n c e d   f o r   n a r r o wb a n d  a pp l i c a t i o ns   whil e   mi t i ga t i n g  t r a n s c o n duc t a n c e   n o nl i ne a r i t y   [ 10] ,   [ 11] .   T h e   c o m m o n ga t e   ( C G)   a m p l if i e r   c o nf i gur a t i o n   o f f e r s   i nhe r e n t   n a r r o wb a n d  m a t c hi ng,   l i t t l e   po we r   c o n s u m pt i o n ,   a n d   n o t a bl e   li ne a r i t y   [ 12] ,   [ 13] .     Ho we v e r ,   a   s o l i t a r y   C G  s t a ge   c a nn ot   de l i ve r   a de qua t e   ga i n   t h r o ugh o u t  t h e   n a r r o w  b a n d  w i t h   t h e   r e qu i s i t e   f l a t n e s s   u nl e s s   a ug m e n t e d  by   s upp l e men t a r y   ba n dw i dt h   e x t e ns i o n   t e c h n o l o g y .   C o nv e r s e ly ,   t h e   t r a di t i o na l   C G - L N A   a n d  C S - L N A   c a nn o t  gua r a n t e e   a   l i ne a r i t y   [ 14] .   T h e   c a s c o de   h a s   ga r n e r e d  s i gnif i c a n t   r e s e a r c h   i n t e r e s t   due   to   i t s   i n t r i ns i c   pr o pe r t i e s   o f   d e l i ve r i ng  o ut s t a n d i n g  n a r r o wb a n d  m a t c hi ng,   l i ne a r i t y ,   a nd   s t a bi li t y .   No n e t h e l e s s ,   t h e   NF   o f   a   c o m m o n - ga t e   L N A   i s   t y p i c a l ly   e l e va t e d  o wi n g  t o   t h e   i n put   m a t c hi ng   r e qu i r e m e n t   g m   =   1/r S ,   wh e r e   g m   r e pr e s e n t s   t h e   tr a n s c o n du c t a n c e   o f   t h e   i n put   t r a n s i s t or s .   I n   r e c e n t   y e a r s ,   v a r i o us   f e e d - f o r wa r d  t e c h ni que s   f o r   l i ne a r i t y   im pr o v e m e n t   b a s e d  o n   i n t e r m o du l a t i o n   d i s t o r t i on   ( I M 3)   c a nc e ll a t i o n   h a v e   b e e n   pr o po s e d  b ut  t h e s e   t e c hni que s   e f f e c t i n g  to   t h e   ot h e r   pa r a m e t e r s ,   t h i s   s t ud y   i nve s t i g a t e d  t h e   e f f e c t s   o f   l i ne a r i t y   [ 15] ,   [ 16] .   W hil e   e a r li e r   s t udi e s   h a v e   e x p l o r e d  t h e   i m pa c t   o f   po we r   d i s s i pa t i o n   a n d  i n put   i m pe da nc e   m a t c hi ng,   t h e y   h a v e   n o t   e x p l i c i t ly   a ddr e s s e d  i t s   i nf l ue n c e   on   c i r c u i t   c o m p l e xi t y   [ 17] .   W h e r e i n  a   s i g na l   o f   e qu i va l e n t   a m p li t ude   a n d  i nve r s e   p ha s e   t o   I M 3  i s   pr o duc e d  i n   a n  a uxil i a r y   pa t h w a y   a n d  i n t r o duc e d  to  t h e   o u t pu t  o f   th e   pr i m a r y   p a t h wa y   f o r   c a n c e ll a t i o n   a n d  li ne a r i z a t i o n   [ 18] .   A   li ne a r i z a t i o n   m e t h o d  h a s   b e e n   pr e s e n t e d  t h a t   ge n e r a t e s   a   l o w - f r e que n c y   s e c o n d - o r de r   i n t e r m o du l a t i o n   t o  m i t i ga t e   t h e   t hi r d - o r de r   i n t e r m o du l a t i o n .   I n   t h e   pus h - pu l l   d i f f e r e n t i a l   a mp l i f i e r   i s   i n t e gr a t e d  wi t h   a   c r o s s - c o upl e d  g m   ga i n   to  m i t igat e   s e n s i t i vi t y   t o   bi a s   f l uc t ua t i o ns   [ 19] .   T h e   c a s c a de d   C S _L N A   a n d  C G_L N A   t e c hni qu e   h a vi ng  go o d  g a i n   b ut   l e s s e r   b a n dw i dt h   a n d  f l uc t ua t i o n s   i n   li ne a r i t y   [ 2 0] ,   t h e   Da r l i ngt o n   c o n f i gur a t i o n   w i t h   m u l t i   ga t e d  L NA   r e qu i r e   t h e   m o r e   n u m b e r   o f   t r a n s i s t o r s   b ut   i t s   h a vi ng  t h e   m o r e   c i r c u i t   c o m p l e xi t y   [ 21] .  J a n g   e t  al.   [ 22 ]   p r e s e n t s   a   L NA   us i ng  s h u n t   f e e d b a c k  a n d  c ur r e nt  m i r r o r   l o a d i ng,   whi c h   e l e v a t e s   po we r   di s s i pa t i o n   o wi n g  to  t h e   r e qui r e m e n t   f o r   a n   a dd i t i o na l   s im il a r   pa t h wa y .   T h e   t r a n s f o r m e r   b a s e d  i n t e r s t a ge   L NA   [ 23]   a l s o   r e qu i r e   t h e   m o r e   p o we r .   Gu o   e t   al .   [ 24]   e x a m in e s   t h e   c o m p l e m e n t a r y   C S - L N A   ut i li z i ng  a n   a c t i v e   i nduc to r   t h a t  i n c o r po r a t e s   f e e d b a c k  f r o m   a   s e c o n d - o r de r   n o nli ne a r   e l e m e n t   de r i v e d  f r o m   t h e   de c o up l i ng  i nduc t a n c e ,   whi c h   c o n t r i b ut e s   to   t h e   t h i r d - o r de r   n o n li ne a r i t y .   A   n a r r o wb a n d  n o i s e - c a n c e l i ng  C M OS  L N A   w i t h   e nh a n c e d  l i ne a r i t y   by   us i ng  c o m p l e m e n t a r y   nM OS  a n d   pM OS  c o nf i gur a t i o ns   h a vi ng  t h e   uns t a bil i z e dNo i s e f i gur e   [ 25] .     W e   f o un d  t h a t   l i ne a r i t y   c o r r e l a t e s   w i t h   ga i n .   T hi s   s t ud y   pr o p o s e s   a   m o d i f i e d  de r i va t i ve   ( M D )  t e c h ni que   de s i g n e d  t o   p r o vi de   e nha n c e d   li ne a r i t y   a n d  s t a bil i z e d  ga i n   c h a r a c t e r i s t i c s   w i t h o ut   e f f e c t i n g  t h e   ot h e r   pa r a m e t e r s   l i ke   ga i n   a n d  NF ,   t h e   s tr uc t u r e   c o n s i s t   o f   f o l de d  c a s c o de   c o nf i gur a t i o n   a n d  c o m m o n   s o ur c e   w i t h   s p l i t   i n du c to r .   T h e   P a pe r   or ga ni z e d  a s   f o l l o ws   s e c t i o n   2   d i s c u s s i o n   a b o ut  t h e   l i ne a r i t y   e nh a nc e m e n t   o f   t h e   pr o p o s e d   t e c hni que ,   t h e   s e c t i o n   3 d i s c u s s i o n   t h e   r e s u l t   a n d  a n a ly s i s   a n d  s e c t i o n   4 f o ll o ws   t h e   c o n c l u s i o n  a n d  f ut ur e   s c o pe   o f   t h e   pr o p o s e d  m e t h o d.       2.   P ROP OS E D  DE S I GN   I t  i s   e s s e n t i a l   t o   i nve s t i ga t e   n o v e l   a ppr o a c h e s   t o   a tt a i n   hi g h   ga i n  by   c o m bi n i ng  a   f o l de d  c a s c o de   w i t h  a   ga i n   b o o s t i n g  t e c hni que   a n d  a   c o m m o n - ga t e   L NA   t h a t   e m p l o y s   a   s p li t   i n duc t o r   to   e n h a n c e   l i ne a r it y   w hi le   e ns ur i n g  s u f f i c i e n t   i n put   m a t c hi ng.   T h e   s ugge s t e d  c i r c u i t   c o m pr i s e s   t h r e e   pr i m a r y   c o m po n e n t s :  i )   f o l de d   c a s c o de   L NA ,   i i )   ga i n   e nh a nc e m e n t   a ppr o a c h ,   i ii )   MA   to  i m pr o v e   t h e   l i ne a r i t y .     2. 1.     F ol d e d   Ca s c od e   L NA   T h e   f o l de d  c a s c o de   a r c hi t e c t ur e   o f f e r s   a n   e f f e c t i v e   s o l ut i o n   to   t h e   c h a ll e n ge   o f   s t a c k i n g  m u l t i p l e   t r a n s i s to r s   i n   l o w - v o l t a ge   e nvi r o nm e n t s .   A s   s h o wn   i n   F o l de d  c a s c o de   L N A   F i gur e   1,   t hi s   c o nf i gur a t i o n  ut i li z e s   a   P M OS  t r a n s i s to r   ( M 2) ,   whi l e   a n   NM O S   tr a n s i s t o r   ( M 1) .   A   s upp l e m e n t a r y   c ur r e n t   s o ur c e ,   I 2 ,   i s   i n t r o duc e d  to   bi a s   M 2  a n d  s e r ve   a s   i t s   a c t i v e   l o a d.   T h e   bi a s i ng  o f   t r a n s i s t o r   M 1  i s   de f i ne d  by   t h e   c ur r e n t  d i f f e r e n c e   ( I 1  –   I 2) .   A dd i t i o n a ll y ,   a   DC   bi a s   v o l t a ge ,   Vb ,   i s   a pp l i e d  t o  t h e   ga t e   o f   t h e   c a s c o de   t r a n s i s t o r   M 2  to  e ns ur e   t h e   c o r r e c t  o pe r a t i n g  po i n t .   T hi s   f o l de d  c a s c o de - b a s e d  L N A   i s   pa r t i c u l a r ly   we ll - s u i t e d  f o r   l o w - v o l t a ge   a pp l i c a t i o ns ,   e n a bli ng  e f f i c i e n t   o pe r a t i o n   w i t h o ut  s a c r i f i c i ng  pe r f o r m a n c e .   T h e   c o r r e s po n d i n g  s m a ll - s i g n a l   m o de l   o f   t h e   M OSF E T s   i s   de p i c t e d  i n   F i gur e   1( a ) ,   pr o vi d i n g  a   c l e a r   r e pr e s e n t a t i o n   o f   t h e   c i r c u i t ’ s   f r e que nc y   r e s po n s e   a n d  ga i n   b e h a vi o r   1 ( b ) .     T h e   c i r c u i t   o pe r a t e s   a n a l o go us l y   t o  t h e   NM OS   c a s c o de   de s i g n   un de r   s m a ll - s i g n a l   c o n d i t i o n s .   T h e   ph r a s e   " f o l de d  c a s c o de "   de r i v e s   f r o m   t h e   f a c t   t h a t  t h e   s i g na l   c ur r e n t   g m v gs   i s   r e d i r e c t e d  d o wn wa r d  a n d  e n t e r s   t h e   s o ur c e   t e r m i na l   o f   M 2 .   T h e   f o l d e d  c a s c o de   i s   a   f r e que n t l y   ut i li z e d  e l e m e n t   i n   C M OS  a m p l if ier s .   F o r   a n a ly t i c a l   r e a s o ns ,   t h e   c h a nne l   m o du l a t i o n   e f f e c t   a n d  t h e   b a c k - ga t e   e f f e c t   o f   t h e   f o l de d  c a s c o de   a r e   t y p i c a ll y   d i s r e ga r de d.   T h e   f o l d e d  c a s c o de   c o m pr i s e s   t wo   c o m po n e n t s :  t h e   c o m m o n   s o ur c e   ( C S )   a n d  C o m m o n   s o ur c e   ( C G)   L NA ,   wi t h   t h e i r   r e s pe c t i v e   s m a ll - s i g n a l   m o de l s   i ll u s t r a t e d  i n   F i gur e s   1( b ) .   T h e   i n t e r n a l   c a p a c i t o r s   C g s 1   a n d  C gd1   a r e   po s i t i o n e d  n e a r   t h e   s o ur c e s   a n d  dr a i n s   o f   M 1 .   T h e   s m a ll - s i g n a l   c ur r e n t   pr o duc e d  by   t h e   i nput   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776         A   h igh  li ne ar it y   low   nois e   amplif ier   w it h  modif ied   di ff e r e nti al   inductor   f or   …   ( Ghattamane ni  Us har ani )   325   t r a n s i s t o r   M 1   t r a v e r s e s   C gd1 ,   C g s 1 ,   a n d  s ubs e que n t l y   t o   gr o un d,   a l o n gs i de   t h e   l o a d  r e s i s t or ,   l e a d i ng  to   a   r e duc t i o n   i n  ga i n   a s   f r e que n c y   i nc r e a s e s .   I l l us t r a t i o n .   S m a ll   s i g n a l   m o de l   o f   t h e   NM OS  a n d  P M OS  i n  F i gur e 1( b )   T h e   c a pa c i t o r s   M 2 ,   C gd2 ,   a n d  C g s 2   a r e   c r uc i a l   i n   s e t t i n g  b a n dw i dt h ,   w i t h   C gd2   o f t e n   b e i n g  s m a ll e r   t h a n   C g s 2 .   R e duc i n g  t h e   c a pa c i t a n c e   o f   M 2   e nha n c e s   t h e   b a n dw i dt h ,   whi c h   i s   b e n e f i c i a l .   No ne t h e l e s s ,   d i mi n i s hi ng  t h e   d i m e ns i o n s   o f   M 2   r e s u l t s   i n   a   de c r e a s e   i n   g m2 ,   whi c h   s u b s e qu e n t l y   c a us e s   a n   e s c a l a t i o n   i n  l e a ka g e   c ur r e n t  a tt r i b ut e d  to  C gd1 .   M o r e o v e r ,   a   r e d uc e d  M 2   i nf l ue n c e s   l i ne a r i t y   a n d  n e c e s s i t a t e s   a n   i n c r e a s e d   v o l t a ge   m a r g i n .   W he n   V i n   de c r e a s e s ,   I D2   s i mi l a r ly   de c r e a s e s ,   r e a c hi ng  z e r o   i f   I d1   e qua l s   I 1 .   F o r   t hi s   to   o c c ur :     1 = 1 2  ( ) 1 (  −  − |  1 | ) 2   ( 1)         ( a )     ( b )     F i gur e   1.   F o l de d  c a s c o de   L N A   a n d  i t s   s m a ll   s i g n a l  M OSF E T   ( a )   Ge n e r a l F o l de d  c a s c o de L N A   a n d     ( b )   s m a ll   s i g n a l   m o de l   o f   M OSF E T :  NM OS  a n d  P M OS       2. 2.     Gai n   e n h an c e m e n t   Am p li f i c a t i o n   o f   Ga i n  T o   o f f s e t   t h e   r e s t r i c t e d  ga i n ,   gm - b o o s t i n g  t e c hni que s   a r e   e m p l o y e d  i n  f o l de d   c a s c o de   a r r a n ge m e n t s   to   e n h a n c e   s i g n a l   i n t e n s i t y   i n  F i gur e   2.   An   i nve r t i n g  a m p l if i e r   i s   po s i t i o n e d  b e t we e n   t h e   s o ur c e   a n d  ga t e   t e r m i na l s   o f   t h e   NM OS  t r a n s is to r   M 4  i n   pr o p o s e d  L NA   F i gur e   2( a )   i t h   a   s h a r e d  ga t e   i n  t h e s e   pr o c e dur e s .   T h e   i n c o r por a t i o n   o f   g m - b o o s t i ng  t e c hni que s   i n  f o l de d  c a s c o de   to p o l o gi e s   s e e k s   to  a ddr e s s   t h e   r e s tr i c t i o ns   o f   ga i n   c o ns t r a i n t s   a n d  e nh a n c e   tot a l   s i g n a l   ga i n   [ 2 6 ].     2. 3.     P r op os e d   m e t h od - m od if ied  d e r ivat ive   T h e   w hi l e   pr e vi o us ly   d i s c us s e d  t e c hni que s — s uc h   a s   t h e   f o l de d  c a s c o de   f o r   b a n dw i dt h   e nh a n c e m e n t   a n d  t h e   f o l d e d  c a s c o de   wi t h   ga i n   b o o s t i n g — e f f e c t i v e ly   im pr o v e   s pe c if i c   pe r f o r m a n c e   m e t r i c s ,   t h e y   o f t e n  c o m pr o m i s e   l i ne a r i t y .   T o   a dd r e s s   t h e   de gr a da t i o n   c a us e d  by   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t i e s ,   pa r t i c u l a r ly   t h o s e   s t e m mi ng  f r o m   t h e   a m p li f i c a t i o n   o f   s e c o n d - o r d e r   d i s t o r t i o n s ,   a dva n c e d  li ne a r i z a t i o n   t e c hni que s   s uc h   a s   m u l t i p l e   ga t e d  tr a n s i s t o r s   ( M GT R )   a r e   i m p l e m e nt e d  i n   t h e   c o m m o n - ga t e   s t a ge   o f   t h e   MD   ( M D)   m e t h o d.   F i gur e   2( b )   p r e s e n t s   t h e   c o m p l e t e   MD   c o n f i gur a t i o n   i n c o r por a t i n g  a   f o l de d  c a s c o de   a r c hi t e c t ur e ,   whi l e   F i gur e   3  de m o ns t r a t e s   t h e   r e s u l t i n g  li ne a r i t y   im pr o v e m e n t s   i n   c o m pa r i s o n   t o   t h e   s m a ll - si g n a l   m o de l.     I n   t hi s   f o l de d - c a s c o de   L N A   t o p o l o g y ,   t h e   M OS  tr a n s i s t o r   a n d  t h e   de ge n e r a t i v e   i nduc t or   i n   t h e   c o m m o n - s o ur c e   s t a ge   a r e   di vi de d  i n t o   t w o  s ub - s t a ge s   ( l a b e l e d  M A   a nd  M B )   to   s uppr e s s   t hi r d - o r de r   i n t e r m o du l a t i o n   di s t o r t i o n .   T r a n s i s t o r   M A   i s   a ppr o pr i a t e l y   bi a s e d,   w h e r e a s   M B   o pe r a t e s   i n   s t r o n g  i nv e r s i o n ,   a s   i l l us tr a t e d   i n   F i gu r e   3.   T h e   t h i r d - or de r   n o nl i n e a r i t y   i n   i n du c t i v e l y   d e ge n e r a te d   L NA s   i s   s i gni f i c a n t l y   i nf l ue n c e d   by   s e c o n d - or de r   di s tor t i o n s   i n tr od uc e d   t h r ou gh   f e e db a c k   m e c h a ni s m s .   T o  c o m b a t  t h i s ,   t h e   c o m m o n - s ou r c e   s tag e   o f   th e   L N A   a c t i v e l y   r e d uc e s   t h i r d - or de r   n o n l i n e a r   e f f e c t s   by   b a l a n c i n g  t h e   ou tp u t  c u r r e n t s   o f   t h e   m a i n   a n d   a uxi l i a r y   s i gn a l   p a t h s .   T hi s   c u r r e n t  e q u i l i b r i u m   a t  th e   ou tp u t  n ode s ,   a s   s h o wn   i n   F i gu r e   2 ( a ) ,   e f f e c t i v e l y   e n h a n c e s   l i n e a r i t y   a n d  e n s u r e s   i m pr o v e d   p e r f or m a n c e   i n   s h or t  di s tan c e   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m s .   T h e   s e c o n d - o r de r   a n d  t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t i e s   o f   t h e   M A   a n d  M B   tr a n s i s t o r s   a r e   de s i g na t e d  a s   g m 2 1 ,  g m 2 2 ,   g m 3 1 ,   a n d  g m 3 2 .   T h e   tr a n s c o n duc t a n c e   o f   t h e   NM OS  tr a n s i s t o r s   M B  a n d  M A   i s   de s i g n a t e d  a s   g m 1 1   a n d  g m 1 2 ,   r e s pe c t i v e ly .   T h e   s e c o n d - o r de r   c o m po s i t e   n o nl i ne a r i t i e s   o f   M A   a n d  M B   a r e   e x pr e s s e d  a s   g m2   =   g m 2 1   +  g m 2 2 ,   a n d  t h e   t hi r d - o r de r   c o m po s i t e   n o nli ne a r i t i e s   a r e   r e pr e s e n t e d  a s   g m3   =   g m 3 1   +   g m 3 2 .    T h e   o v e r a l l   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t y   i s   d im i n i s he d   by   o pt i mi z i ng  t h e   o pe r a t i o n a l   pa r a m e t e r s   o f   t h e   M OS  t r a n s i s t or s   to   e n s ur e   t h a t   t h e   po s i t i v e   pe a k  o f   g m 3 1   c o i n c i de s   w i t h   t h e   n e ga t i v e   pe a k  o f   g m 3 2 ,   r e s u l t i n g  i n  a   c o m po s i t e   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t y   ( g m3 )   t h a t   i s   1 80  de gr e e s   o u t  o f   pha s e   w i t h   t h e   s e c o n d - o r de r   n o n li ne a r i t y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l ,   Vo l .   15 ,   N o.   1 ,  M a r c h   20 26 :  323 - 331   326   (g m2 )   t h r o ugh   t h e   us e   o f   s o ur c e   de ge n e r a t i o n   i n d uc t a n c e   L b l k .   T h e   bi a s   o f   t h e   M OS  t r a n s i s t or   a t  t h e   z e r o  c r o s s i n g  o f   t h e   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t y   c o m po ne n t   ( g m3 )   r e c t i f i e s   t h e   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t y .   T he   i n t e gr a t i o n   o f   t h e   c o m po s i t e   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t y   w i t h   t h e   180 - de gr e e   ph a s e - s hi f t e d  e f f e c t   o f   t h e   s e c o n d - o r de r   n o nli ne a r i t y   r e s t r i c t s   t h e   I M D3  c o n t r i b ut i o n   f r o m   t h e   s e c o n d - o r de r   n o nl i ne a r i t y   t h r o ugh   a   s p l i t - i n duc t or   a r r a n ge m e n t ,   h e n c e   e nh a nc i n g  I I P 3  pe r f o r m a n c e .         ( a )     ( b )     F i gur e   2.   S m a ll   s i g n a l   m o de l   o f   M OS F E T   ( a )   p r o p o s e d  f o l de d  c a s c o de   MD   L N A   a n d   ( b )   MD       2. 3. 1.   M at c h in g   in p u t   im p e d an c e   T h e   s m a ll - s i g n a l   m o de l   o f   t h e   f o l de d  c a s c o de   M D  L N A   us i ng  a   Π  i nput   m a t c hi ng  n e t wor k  a s   s h o wn  o n   F i gur e   3.   T h e   Π - n e t wor k  c o n f i gur a t i o n   i s   us e d  to  a l i g n   t h e   i n put   i m p e da n c e s   w i t h   50  o hm s .   T h e   e qua t i o n  de l i ne a t i n g  t h e   i n put   i m pe d a n c e   o f   t h e   M D  m e t h o d  i s   pr o vi de d  by   ( 3 ).           F i gur e   3.   I n put  i m pe da n c e   m a t c hi ng  n e t wo r k        ( ) = [ (  2 ) 1 + 2 ] + 1  + 11 2 + 12 ( 1 + 2 )   ( 3)     2. 3. 2.   L in e ar it y  im p r ove m e n t   T h e   l i ne a r i t y   a n a ly s i s   e n c o m pa s s e s   t h e   a s s e s s men t   o f   t h e   n o n - l i ne a r   c ur r e n t s   p r o duc e d  by   t h e   c o m po un d  M OSF E T s   e m p l o y e d  i n   t h e   M D  a r c hit e c t ur e .   E n h a nc i ng  l i ne a r i t y   n e c e s s i t a t e s   t h e   m i t i g a t i o n   o f   t hi r d - o r de r   i n t e r m o du l a t i o n   d i s t or t i o n   c o m po n e n t s .   T h e   t hi r d - o r de r   i n t e r c e pt   p o i n t   ( I I P 3) ,   a   c r i t i c a l   p a r a m e t e r   f o r   a s s e s s i n g  r e c e i ve r   pe r f o r m a n c e   i n   e nvi r o nm e nt s   wi t h   s i g ni f i c a n t   i n t e r f e r e n c e ,   qua n t i f i e s   i n t e r m o du l a t i o n  d i s t o r t i o n   pr o duc t s .   T h e   t w o - to n e   t e s t ,   a   pr e v a l e nt   t e c h ni que ,   de t e r m i ne s   t h e   t hi r d - o r de r   i n t e r c e pt   p o i n t   b y   s t i m u l a t i n g  t h e   L N A   w i t h   t wo  c l o s e ly   s pa c e d  f r e qu e n c i e s ,   w 1   a n d  w 2 .     =   [  ( 1 ) +   co s   ( 2 ) ]   ( 4)     T h e   c o e f f i c i e n t s   a r e   s o l v e d  by   t h e   Vo l t e r r a   s e r i e s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776         A   h igh  li ne ar it y   low   nois e   amplif ier   w it h  modif ied   di ff e r e nti al   inductor   f or   …   ( Ghattamane ni  Us har ani )   327    3   = ( 2 2 − 1 = 1 6  (  ( ) ) | 4 12 4 12 2 2 [ 2 + 1  2 ] | | | )   ( 5)     = 31 ( 1 +  1 12 ) [ 1 + ( 1 12 ) 2 ] [ 1 + 1  2 2 + 2  2 ] + 32 − 2 22 2 3 22 ( 2  12 [ 1 +   2 ] 1 +   2  12 [ 1 +   2 ] )   ( 6)     T h e   i n put   i m pe da n c e   i s   r e pr e s e n t e d  a s   Z in ( S )   i n   ( 5) .   T h e   i ni t i a l   t wo   t e r m s   i n   t he   e qua t i o n   de n o t e   t h e   c o m po s i t e   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t y   g m 3 1   i n   c o nj u n c t i o n   w i t h   g m 3 2 ,   wh e r e a s   t h e   t hi r d  t e r m ,   g m 2 2 ,   r e pr e s e n t s   t h e   s e c o n d - o r de r   n o nl i ne a r   c o m po n e n t .     T h e   wo r d  ε  de n ot e s   t h e   s e c o n d - o r de r   n o n l i ne a r   i nf l ue n c e   o n   t h e   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t y .   An a ly s i s   o f   ( 5)   a n d  ( 6)   i n d i c a t e s   t h a t  e n h a nc i n g  I I P 3  n e c e s s i t a t e s   t h e   r e duc t i o n   o f   t h e   t hi r d - o r de r   i n t e r m o dul a t i o n  n o nli ne a r i t y   c o m po n e n t   g m3 .   T h e   l i ne a r i t y   i s   a s s e s s e d  us i n g  t h e   1  dB   c o m pr e s s i o n   po i n t   a n d  t h e   I I P 3   m e a s ur e m e n t s .   T h e   s ugge s t e d  de s i g n   e xhi b i t s   a   1  dB   c o m pr e s s i o n   po i n t   o f   - 21. 89  dB m   a n d  a n   I I P 3  o f   - 16. 70   dB m .   T h e   i n t r o duc t i o n   o f   c ur r e n t s   i n   b o t h   t h e   pr i m a r y   a n d  a u xil i a r y   pa t hs   a t   t h e   o u t pu t  n o de s   f a c il i t a t e s   t h e   a tt a i nm e n t   o f   l i ne a r i t y .   T hi s   m e t h o d  e f f i c i e n t l y   mi t i ga t e s   t h e   t hi r d - o r de r   n o nl i ne a r i t y   d i s t or t i o n   ge n e r a t e d   by   t h e   c o m m o n   s o ur c e   s t a ge   o f   t h e   L N A .     2. 3. 3.   B an d wid t h   b oos t i n g   A   m u l t i s t a ge   a m p l i f i e r   c i r c ui ts   T h e i r   ga i n   s tag e s ,   a   r e a c t i v e   i m pe da n c e   m a t c hi n g  n e tw or k ,   a n d  a n  i n t e r s tag e   n e t w or k .   T h e   m a tchi n g   n e tw or ks   pa r ti a l l y   c o m pe n s a te   f or   t h e   tr a n s i s tor s '   ga i n   r e d uc t i o n   wi t h   f r e que n c y ,   r e s ul t i n g   i n   a   un i f or m   ga i n   r e s p o n s e .   T r a n s i s tor s   c a n   a c hi e v e   f l a t  ga i n s   by   di m i ni s hi n g  t h e i r   l o w - f r e que n c y   ga i n   r e s p o n s e .   T o  m i t i ga te  th e   i m pa c t  on   t h e   f r e q ue n c y   r e s p o n s e ,   t h e   c a p a c i tan c e   C 1   i n   t h e   c i r c u i t   s i m u l a t i o n s   i s   s e t  to  a   g a i n - b oo s t i n g   o f   1 . 1   pF .   I t  e f f e c t i v e l y   i s o l a t e s   t h e   g a t e   a n d   d r a i n   D C   bi a s   o f   t h e   tr a n s i s tor .   T h e   ul t i m a te   L N A   d e s i gn   e x h i bi ts   m a x i m um   g a i n  a c r os s   th e   f r e q u e n c y   s p e c tr u m   of   2 . 4   G H z .   T h e   f r e q u e n c y   r e s p on s e   h a s   a   s te e p e r   p os i t i v e   s l op e   a n d   a   h i gh e r   m a x i m um   g a i n .   T o  ob ta i n   th e   c or r e c t   f r e q u e n c y   r e s p on s e ,   th e   c i r c ui t  c om p on e n t s   m us t  b e   c a r e f ul l y   s e l e c te d   t o  ta k e   i n to  a c c ou n t   th e   f r e q ue n c y   d r op   of   th e   o th e r   a m pl i f i e r   s ta g e s .     2. 3. 4.   NF   im p r ove m e n t   E nh a n c e m e n t   o f   NF   T wo   a da pt a t i o n   s t r a t e gi e s   we r e   e m p l o y e d  to   o p t i mi z e   t h e   bi a s i ng  o f   t h e   i n i t i a l   s t a ge   tr a n s i s t o r ,   h e n c e   e nh a n c i ng  t h e   o v e r a ll   NF .   An   e s s e n t i a l   e nh a nc e m e n t   e n t a i l s   t h e   i nc o r por a t i o n   o f   a n  i nduc t a n c e   i n to   t h e   tr a n s i s t o r ' s   dr a i n   bi a s   c i r c u i t   to  r e duc e   t h e   dr a i n   bi a s   v o l t a ge .   T h i s   m o d i f i c a t i o n   r e s u l t s   i n  a   m a r g i na l   r i s e   i n   po we r   c o n s u m pt i o n .     T h e   s w if t   de c li ne   i n  ga i n  a t   e l e v a t e d  f r e que n c y   r a n ge s   po s e s   a   d i f f i c u l t y   f o r   c o m m o n   s o ur c e   ( C G)   L N A s   a n d  l e a ds   t o  a   de t e r i o r a t i o n   o f   A   I n t r o duc t i o n   E x t e n s i ve e s .   B y   l e v e r a g i ng  t h e   i n c r e a s e d  ga i n   o f   t h e   C G  s t a ge   a t   e l e v a t e d  f r e que n c i e s ,   t h e   AF   c o n t r i b ut i o n   o f   t h e   s uc c e e d i ng  s t a ge   c a n   b e   r e duc e d.   I n   ( 7 )   de m o n s t r a t e s   t hi s   phe n o m e n o n ,   l e a d i ng  to  a   m o r e   uni f o r m   f r e q ue n c y   r e s po n s e .   T h e   L NA ' s   a r c hi t e c t ur a l   de s i g n   i n t e gr a t e s   pa s s i ve   s t r uc t u r e s   a n d  i s   o p t i mi z e d  us i ng  e l e c t r o m a g n e t i c   ( E M )   s i m u l a t i o ns   us i n g  A DS  M o m e n t u m   to  gua r a n t e e   a l t h o ugh   i t s   pe r f o r m a n c e   a n d  n o i s e   a t t r i b ut e s .     F = 1 + γ α ( 1 − 2 | C | ) √ δα 2 5γ + √ 1 + Q 2 Q 2 + √ w 0 w T     ( 7)       3.   RE S UL T S   AN D  DI S CU S S I ONS     T hi s   s t ud y   i nv e s t i g a t e d  t h e   e f f e c t s   o f   l i ne a r i t y   i n   c a s c o de   s tr uc t u r e   L NA   by   a dd i ng  t h e   s p l i t   i nduc t or   to  r e duc e   t h e   s e c o n d  a n d  t hi r d  o r de r   h o r m o ni c s .   W hil e   e a r l i e r   s t udi e s   h a v e   e x p l o r e d  t h e   i m pa c t   o f   ga i n   a n d  po we r   c o n s u m pt i o n   a n d  c i r c u i t   c o m p l e xi t y ,   t h e y   h a v e   n o t  e x p l i c i t ly   a ddr e s s e d   i t s   i nf l ue n c e   on   L N A  s t a bi li z a t i o n .   W e   f o un d  t h a t   l i ne a r i t y   c o r r e l a t e s   w i t h   ot h e r   pa r a m e t e r s   l i ke   ga i n ,   c i r c u i t   o p t i m i z a t i o n   a n d  o pe r a t i n g  v o l t a ge .   T h e   pr o p o s e d  m e t h o d  i n   t hi s   s t udy   t e n de d  t o   h a v e   a n   i n o r d i n a t e l y   hi g h e r   pr o p or t i o n   o f   li ne a r i t y   w i t h   s t a bil i z e d  ga i n   i n  F i gur e   4 .   F i gu r e s   4( a )   a n d   ( b )   i n   t h e   e x pe r i m e n t   i l l us tr a te   t h e   s i m u l a t e d  m e a s u r e d  S - p a r a m e ter s   r e tu r n   l o s s   ( S 11 )  a n d   v o l t a g e   ga i n   ( S 21 )   o f   t h e   L NA   i n   t h e   w or s t - c a s e   p r oc e s s ,   v o l t a ge   a n d   tem pe r a tu r e   ( P V T )   l o w - n o i s e s ,   i n c l udi n g   a   s tan da r d   p r oc e s s   wi t h   a   tem pe r a tu r e   r a ng e   o f   - 4 0° C   to  1 2 0° C ,   a n d   i t  i l l us tr a tes   t h e   a tt a i nm e n t  o f   S 11   a t  - 2 4 . 8 6   dB   a n d   S 21   a t  2 5 . 8 1   ±   1 . 5   dB   a t  2 . 4   GH z   wi t hi n   t h e   f r e q ue n c y   s pe c tr um   o f   2   to  1 2   G Hz . T h e   g a i n   a n d  r e tu r n   l o s s   a r e   n ot  f l a t   a s   t h e   g i v e n   r a n g e   o f   f r e qu e n c y ,   th e y   a r e   f l uc t u a ted   a t  t h e   5 - 9G Hz . A   3  dB   b a n d wi d t h   o f   9  G Hz   i s   e x hi bi ted   th e   c o m m o n   s ou r c e   c o n f i gur a t i o n   p r o v i de s   t h e   pr op e r   i n pu t  i m pe da n c e   m a r c hi n g   i t   h e l ps   to   i m pr o vi n g   t h e   l i n e a r i t y .   T h e   1dB   c o m pr e s s i o n   p o i nt  i s   r ough l y   r e a c h e s   to  - 2 1 . 8 9   dB ,   wi t h   a n   op e r a t i ng   p o i n t  3  ( O P 3 )   o f   - 3 . 65   dB m   a n d   a n   i n pu t  i n t e r c e p t  p o i n t  3   ( I I P 3 )   o f   - 1 6 . 7 0   d B m   a s   s h o wn   i n   F i gu r e s   4 ( c )   a n d   ( d )   i s   due   e f f e c t  o f   r e d uc i n g   t h e   h or m o ni c s   wi t h   s pl i t  i n duc tor   s tr uc tu r e   by   c h a n g i n g  t h e   ph a s e   s h i f t  o f   t h e   s i gn a l .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l ,   Vo l .   15 ,   N o.   1 ,  M a r c h   20 26 :  323 - 331   328   T h e   s im u l a t e d  NF   of   t h e   L NA   de p i c t e d  i n   F i gur e s   4( e )   a n d  ( f ) ,   e xhi b i t s   a   ga i n   v a r i a t i o n   w i t h   r e s pe c t   to   r f   po we r ,   i t   i s   s a t ur a t i o n   a t   o r i g i n   a n d  be c o m e s   lo w  a t   wh e n   t he   po we r   i n c r e a s e s   a n d  mi nim a l   NF   o f   0. 4  dB   a t  2. 4   GH z   a n d  s us t a i ns   l o w  NF   v a l ue s   f r o m   2  to  1 2  GH z .   T h e   L NA   i s   bi a s e d  a t   V DD   =   0 . 7V   a n d  Vb   =   - 0 . 5V.   T h e   i m po r t a n t  t w o   m e a s u r e s   f o r   c h e c k i n g  t h e   l i ne a r i t y   a r e   t h e   1dB   c o m pr e s s i o n   po i n t   a n d  I I P 3.           ( a )   ( b )           ( c )   ( d)           ( e )   ( f )     F i gur e   4.   S i m u l a t i o n   r e s u l t s   o f   t h e   pr o p o s e d  L NA :  ( a )   r e t u r n   l o s s   ( S 11 ) ,   ( b )   ga i n ,   (S 21 ) ,  ( c )   1dB   c o m pr e s s i o n ,   ( d)   I I P 3 ,  ( e )   p o we r   ga i n ,  a n d   ( f )   n o i s e   f i gur e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776         A   h igh  li ne ar it y   low   nois e   amplif ier   w it h  modif ied   di ff e r e nti al   inductor   f or   …   ( Ghattamane ni  Us har ani )   329   I n   c o m pa r i s o n   to  a n a l o go us   de s i g ns ,   t h e   L NA   pr o vi de s   a   b r o a d   b a n d w i dt h   o f   9  GH z ,   wi t h   a n  a v e r a ge   ga i n   o f   10  dB   a c r o s s   t h e   2 - 12  GH z   s pe c tr u m ,   r e duc e d  l o w - f r e que n c y   n o i s e ,   a n d  n o t a bl e   l i n e a r i t y ,   a s   il l us t r a t e d   i n   T a bl e   1.   T hi s   s t ud y   e x p l o r e d  a   c o m pr e h e ns i ve   l i ne a r i t y   w i t h   f o l de d  c a s c o de   L NA   w i t h   c o m m o n  s o ur c e   a n d  s p l i t   i n duc t o r   c o nf i gur a t i o n .   Ho we v e r ,   f ur t h e r   a n d  i n - de pt h   s t ud i e s   m a y   b e   n e e de d  t o  c onf i r m   i t s   im pr o vi n g  t h e   ga i n ,   e s pe c i a l ly   r e ga r d i n g  t h e   l im i t a t i o n   o f   t hi s   wo r k   i s   a dd i n g  a dd i t i o n a l   c i r c u i t r y .       T a bl e   1.   P e r f o r m a nc e   o f   pr o p o s e d  L NA   w i t h   r e po r t e d  w or ks   M e th o d e R e f e r e n c e   no .   F r e qu e n c y   ( G H z )   R e tu r nl o s s   ( S 11)   ( dB )   G a in   ( S 21)   ( dB )   B W   ( G H z )   N o is e   f ig u r e   ( dB )   1dB   po in t   ( dB m)   I I P 3   ( dB m)   V o lt a g e   ( V )   T e c hn o l o g y   ( nm)   D ua l  ba nd ga in   e nha nc e m e nt   2.4   - 31.5   18   8   0.4   - 25   - 35.2   2.3   130   c a s c o d e   L N A  us in g  tu ne d i ndu c t o r   2.4   - 17   17.89   7   0.5   - 24   - 33.4   1.3   130   c a s c o d e   L N A , C G   li ne a r it y   e nha n c e m e nt   2.4   - 16   19.90   8   2.6   - 32   - 36.1   1.42   130   S e l f - B ia s  F o ld e d  c a s c o d e   L N A   2.4   - 14   16   7   3.6   - 25   - 31.8   1.1   130   T h is  me th o d   2.4   - 24.86   25.81   9   0.4   - 21.89   - 16.7   0.8   130       4.   CONC L USI ON   T hi s   s t udy   pr e s e n t s   a   0 . 13 - µ m   C M OS  n a r r owb a n d  L N A   de s i g n   ut i l i z i ng  a   f o l de d  c a s c o de   c o nf i gur a t i o n .   T h e   M o di f i e d  D i f f e r e n t i a l   ( M D)   a ppr o a c h   i s   e m p l o y e d  to  e n ha n c e   t h e   I n put  I n t e r c e p t  P o i n t   3   ( I I P 3 )   a n d  a tt a i n   1  dB   c o m pr e s s i o n .   T h e   s i m u l a t e d   f i nd i ngs   i nd i c a t e   a   b e n e f i c i a l   g a i n   a t   2. 4   G Hz   whil e   pr e s e r vi ng  i nput   a n d  o u t pu t   m a t c hi ng  o v e r   t h e   f u ll   f r e qu e n c y   b a n d.   T h e   l i ne a r i t y   m e a s ur e m e n t s   i n d ica t e d  a n   I I P 3   v a l u e   o f   - 16. 70   dB m   a n d  a   1  dB   c o m pr e s s io n   p o i n t   o f   - 21. 89  dB m .   T h e   L N A   f u n c t i o n s   w i t h   a l t e r e d  po we r   p r o vi d e d  f r o m   a   0. 7  V  s o ur c e .   T h e   s t udy 's   r e s u l t s   i n d i c a t e   o u t s t a n d i n g  pe r f o r m a n c e   a n d  c o nf i r m   t h e   a ppr o p r i a t e n e s s   o f   t h e   s ugge s t e d  n a r r o wb a n d  L NA   t o p o l o g y   f o r   a ppl i c a t i o n s   n e c e s s i t a t i n g  n a r r o wb a n d   f u n c t i o n a li t y .   T h e   d i s a d va n t a ge   o f   t h i s   t e c h ni que   i s   to   r e qui r e   a dd i t i o n a l   c i r c u i t r y   i s   s p l i t   i n duc t o r   wi t h   bi a s e d  a dd i t i o n a l   C o m m o n   s o ur c e   c o nf i gur a t i o n .   T hi s   s t udy   e x p l o r e d  a   c o m pr e h e n s i ve   li ne a r i t y   w i t h   ga i n   o nly .   Ho we v e r ,   f ur t h e r   a n d  i n - d e pt h   s t udi e s   m a y   b e   n e e de d  to  c o n f i r m   i t s   li ne a r i t y   im pr o v e m e n t   wi t h o ut   e f f e c t i n g   t h e   bi a s   v o l t a ge ,   e s pe c i a ll y   r e ga r d i ng  c i r c u i t   c o m p l e xi t y .       F UN DI NG  I N F ORM AT I ON    A ut h o r s   s t a t e   n o  f u n d i ng   i nv o l v e d.       AU T HO R  CONT RI B UT I ONS   S T AT E M E NT   ( m an dator y )   T hi s   j o ur n a l   u s e s   t h e   C o n t r i b ut or   R o l e s   T a x o n o m y   ( C R e d i T )   to  r e c o gni z e   i n d i v i dua l   a ut h o r   c o n t r i b ut i o ns ,   r e duc e   a ut h or s hi p  d i s put e s ,   a n d  f a c il i t a t e   c o l l a b o r a t i o n .       Nam e   of   Aut h or   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Gh a t t a m a ne ni   U s h a r a ni                               S o u r i r a j a n   Va r a da r a j a n                                 C   :    C o n c e pt ua li z a ti o n   M   :    M e th o d o l o g y   So   :    So f twa r e   Va   :    Va li da ti o n   Fo   :    Fo r ma l  a na l y s is   I   :    I nve s ti ga ti o n   R   :    R e s o u r c e s   D   :   D a ta  C ur a ti o n   O   :   W r it in g  - O r ig in a l  D r a f t   E   :   W r it in g  -   R e v i e w  & E di ti ng   Vi   :    Vi s ua li z a ti o n   Su   :    Su pe r v is io n   P   :    P r o j e c t  a dmi ni s tr a ti o n   Fu   :    Fu ndi ng a c qui s it i o n         CONF L I CT   OF   I NT E RE S T   S T AT E M E NT     A ut h o r s   s t a t e   n o  c o nf li c t   o f   i n t e r e s t .       DA T A  AV AI L AB I L I T Y    Da t a   a v a i l a bil i t y   i s   n o t  a ppl i c a bl e   to   t hi s   pa pe r   a s   n o   n e w  da t a   we r e   c r e a t e d  or   a n a l y z e d  i n   t hi s   s t udy .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2252 - 8776   I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l ,   Vo l .   15 ,   N o.   1 ,  M a r c h   20 26 :  323 - 331   330   RE F E R E NC E S   [ 1]   B . R a z a v i,  “ R F  mi c r o e le c t r o ni c s , pr e nt i c e - ha ll ,  e ngl e w oo d c l i f f s ,”   N J , U SA , 2nd e d.,   2011.   [ 2]   S .  V e is i  a nd  M .  Y a r gho li ,  “ D e s ig n  of   a   hi gh  li ne a r   a nd  ul tr a - w id e ba nd  L N A   us in g  po s t  di s to r ti o n  s ta r   f e e dba c k  me th od,”   M ic r oe le c tr oni c s  J our nal , v o l.  107, p. 104949, 2021, d o i:  10.10 16/ j. me j o .2020.104949.   [ 3 ]   H .  Y u,  Y .  C he n,  C .  C .  B oo n,  P . - I .  M a k,  a nd  R .  P .  M a r ti ns ,  “ A   0.096 - mm $^ { 2} ~ 1$  – 20 - G H z   tr ip l e - pa th   n o is e -   c a n c e li ng   c o mm o n - ga t e   c o m m o n - s o u r c e   L N A   w it h  dua l  c o mpl e me n ta r y  pM O S – nM O S   c o n f ig ur a ti o n,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  M ic r ow av e   T he or y  and T e c hni que s , v o l.  68, n o . 1, pp. 144 – 159, 2020, d o i:   10.1109/t mt t. 2 019.2949796.   [ 4 ]   B. - Z .   L u,  Y . W a ng, Y. - C . W u, C . - C . C hi o ng, a nd  H . W a ng, “ A  s ubmi ll iwa tt   K - ba nd l o w - n o is e  a mpl i f ie r   f or  n e x t  g e n e r a ti o n  r a di o  a s tr o n o mi c a l  r e c e i v e r s   in   65 - nm  C M O S   pr oc e s s ,”   I E E E   M ic r ow av e   and  W ir e le s s   C om pone nt s   L e tt e r s ,  v o l.   30,   n o.  7,    pp . 669 – 672, 2020, do i:  10.1109/l mwc .2020.2993852.   [ 5 ]   N.   C hi nt a ia h   a nd G . U .   R e dd y  “ O pt im iz e d p o w e r   c o nt r o l  us in g  a da pt iv e  bus  e n c o di ng t e c hni qu e  i n da ta  t r a ns mi s s io n” ,  C om pu t e r s   and E le c tr ic al  E ngi ne e r in g ,  v ol .  78, Augus t  2019, pp. 463 - 471.   [ 6 ]   M .  K uma r   a nd  V .  K .  D e o li a ,  “ A   w id e ba nd  de s ig n  a na l y s is   of   L N A   ut il i z in g  c ompl im e nt a r y   c o mm o n  ga t e   s ta ge   w it h  mut u a ll y   c o upl e d  c o m m o n  s o ur c e   s ta ge ,”   A nal og  I nt e gr at e d  C ir c ui t s   and  Si gnal   P r oc e s s in g ,  v ol .  98,  no .  3,  pp.  575 – 585,  2 018,    do i:  10.1007/s 10470 - 01 8 - 1355 - 6.   [ 7 ]   Z .  M o h e bi ,  F .  P a r a ndi n,  F .  S ha ma ,  a nd  A .  H a z e r i,   “ H ig hl y   li ne a r   w id e   ba nd  lo w   n o is e   a mpl i f i e r s :  A   li t e r a tu r e   r e v i e w   ( 20 10 – 2018) ,”   M ic r oe le c tr oni c s  J our nal , v o l.  95, p. 104673, 2020, d o i :  10.1016/j .me j o .2019.104673.   [ 8 ]   R .  V a ns e br o u c k,  C .  J a bb o ur ,  O .  J a mi n,  a nd  P .  D e s gr e y s ,  “ F ul l y - di g it a l  bl in d  c o mp e ns a ti o n  of   n o n - li n e a r   di s t o r t i o ns   in   w id e b a nd   r e c e i v e r s ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  C i r c ui ts   and  S y s te m s   I :   R e gul ar   P ape r s ,  vo l.   64,  no .  8,  pp.  2112 – 2123,  2017,  do i:   10.1109/t c s i. 2017.2694406.   [ 9 ]   T .   W .  K im   a nd  B .  K im ,   “ A   13 - d B   I I P 3  i mpr ove d  l o w - p o w e r   C M O S   R F   pr o gr a mm a bl e   ga in   a mpl i f ie r   us in g  di f f e r e nt ia l  c i r c ui t  tr a ns c o nduc ta n c e   li n e a r i z a ti o n  f or   v a r i o us   t e r r e s tr ia l   m o bi l e   D - T V   a ppl i c a ti o ns ,”   I E E E   J our nal   of   Sol id - St at e   C ir c ui ts ,  vo l.   41,   no . 4, pp. 945 – 953, Apr . 2006, d o i:  10.1109 /j s s c .2006.870744.   [1 0 ]   Y. - H .  Y u,  W . - H .  H s u,  a nd  Y . - J .  E .   C he n,  “ A   ka - ba nd  l o w   n o is e   a mpl i f i e r   us in g  f o r w a r d  c o mbi ni ng   te c hni qu e ,”   I E E E   M ic r ow av e   and W ir e le s s  C om pone nt s  L e tt e r s , v o l.  20, n o . 12, pp. 672 – 674,  2010, do i:  10.1109/ l mwc .2010.2085425.   [1 1 ]   G .  N ik a ndi s h  a nd  A .  M e di ,  “ T r a ns f o r m e r - f e e dba c k  in t e r s ta ge   ba ndw id th   e nha n c e m e nt   f or   M M I C   mul ti s ta ge   a mpl i f i e r s ,”   I E E E   T r ans ac ti ons  on M ic r ow av e  T he o r y  and T e c hni que s , v o l.  63, n o . 2, pp. 441 – 448, 2015, d o i:   10.1109/t mt t. 2014.2383400.   [1 2 ]   S .  S he kha r ,  J .  S .  W a ll in g,  a nd  D .  J .   A ll s to t,   “ B a ndw id th   e x t e ns io n  t e c hni que s   f o r   C M O S   a mpl i f i e r s ,”   I E E E   J our nal   of   Sol id - S ta te   C ir c ui ts , v o l.  41, n o . 11, pp. 2424 – 2439, N ov . 2006, d o i:  10.11 09/ js s c .2006.883336.   [1 3 ]   B .  I .  I v a n ov ,  M .  G r a j c a r ,  I .  L .  N ov ik ov ,  A .  G .  V o s tr e ts ov ,  a nd  E .  I l’ i c h e v ,  “ A   mi c r o w a v e   c r y og e ni c   l o w - n oi s e   a mpl i f i e r   ba s e d  o n  s ig e  he t e r o s tr u c tu r e s ,”   T e c hni c al   P hy s ic s  L e tt e r s , v o l.  42, n o . 4,  pp. 380 – 383, Apr . 2016, do i:  10.1134 /s 1063785016040076.   [1 4 ]   B .  G u o ,  J .  C he n,  L .  L i,   H .  J in ,  a nd  G .  Y a ng,  “ A   w id e ba nd  no is e - c a n c e li ng  C M O S   L N A   w it h  e nha n c e d  li ne a r i t y   b y   us in g   c o mpl e m e nt a r y   nM O S   a nd  pM O S   c o n f ig ur a ti o ns ,”   I E E E   J our nal   o f   Sol id - St at e   C ir c ui ts ,  v o l.   52,  no .  5,  pp.  1331 – 1344,  2017,     do i:  10.1109/j s s c .20 17.2657598.   [1 5 ]   W .  L iu ,  Q .  L iu ,  G .  D u,  G .   L i,   a nd  D .  C he ng,   “ D ua l - ba nd  hi gh - e f f ic i e n c y   p o w e r   a mpl i f i e r   ba s e d   o n  a   s e r i e s   of   in ve r s e   c o nt in u o us   mo d e s   w it h  s e c o nd - ha r m o ni c   c o nt r o l, ”   I E E E   M ic r ow av e   and  W ir e le s s   T e c hnol ogy   L e tt e r s ,  v o l.   33,  n o .  8,  pp.  1199 – 12 02,  2023,  do i:  10.1109/l mwt .2023.3271903.   [1 6 ]   C .  A .  C o r r a l,   “ D e s ig n  of   mi c r o w a ve   tr a ns is to r   a mpl i f ie r s   w it h  o pt im um  c a s c a de d  ga in   a nd  no is e ,”   I E T   M ic r ow av e s ,  A nt e nnas   & am p;   P r opagat io n ,  vo l.  10, n o . 11, pp. 1196 – 1203, 2016, d o i:  10.1049/i e t - ma p.2015.0803.   [1 7 ]   S. - T .  L im   a nd  J .  R .  L o ng,  “ A   f e e d f o r w a r d  c o mp e ns a te d  hi gh - li ne a r it y   di f f e r e n ti a l  tr a ns c o nduc t o r   f o r   R F   a ppl ic a ti o ns ,”   in   2004   I E E E   I nt e r nat io nal   Sy m pos iu m   on  C ir c ui ts   and  Sy s te m s   ( I E E E   C at .  N o.04C H 37512) ,  pp.  I - 105 – I – 108,     do i:  10.1109/i s c a s .2004.132 8142.   [ 18 ]   W .  W a ng  a nd  C .  W a ng,  “ C a pa c it o r   c r o s s - c o upl e d  f ul l y - di f f e r e n ti a l  C M O S   f o ld e d  c a s c o d e   L N A s   w it h  ul tr a   lo w   p ow e r   c o ns umpt i o n,”   W ir e le s s  P e r s onal  C om m uni c at io ns , v o l.  78, n o .  1, pp. 45 – 55, Apr . 2014, do i:  10.1007 /s 11277 - 014 - 1734 - y.   [ 19 ]   C .  W .  P a r k,   Y .  A hn,  J .  L e e ,   a nd  J .  J e o ng,  “ L in e a r it y   im p r ove m e nt   of   c a s c o d e   l o w - n o is e   a mpl i f ie r s   us in g  d o ubl e   D S   me th o d   w it h   a  t une d i nduc t o r ,”   I nt e r nat io nal  J our nal  of  E le c tr oni c s , v ol . 97,  no . 7, pp. 847 – 855, 2010, d o i:  10.1080/002072110 03697871.   [2 0 ]   D . K a lr a , M .  K u ma r , A . S hukl a ,  L .  S in gh, a nd Z . A . J a f f e r y , “ D e s ig n a na l y s is  of  i ndu c t o r l e s s  a c ti ve  l o a d e d l o w  p o w e r  U W B   L N A   us in g no is e   c a nc e ll a ti o n t e c hni qu e ,”   F r e que nz , vo l.  74, n o . 3 – 4,  pp. 137 – 144, 2020, do i:  10.1515/ f r e q - 2019 - 0080.   [2 1 ]   L .  V im a la n  a nd  S .  D e v i,   “ P e r f or ma nc e   a na l y s is   of   v a r i o us   to p o l o gi e s   of   c o mm o n  s o ur c e   lo w   n o is e   a mpl i f i e r   ( C S - L N A )   a t  90nm  te c hn o l o g y ,”  2018, doi:  10.1109/r t e i c t4 2901.2018.9012326.   [2 2 ]   J .  J a ng,  H .  K im ,   G .  L e e ,   a nd  T .   W .  K im ,   “ T w o - s ta ge   c o mp a c t  w id e ba nd  f la t  ga in   l o w - n o is e   a mpl i f i e r   us in g  hi gh - f r e que nc y  f e e d f o r w a r d  a c ti v e   in du c t o r ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on  M ic r ow av e   T he or y   and   T e c hni que s ,   v o l.   67,  no .  12,  pp.  4803 – 4811,  2 019,  do i:  10.1109/t mt t. 2019.2947483.   [2 3 ]   H .  L e e ,  T .  C hung,  H .  S e o ,  a nd  I .  C ho i,   “ A   na r r o w ba nd  di f f e r e n ti a l  lo w - n o is e - a mpl i f i e r   w it h  I M 3  ha r mo ni c s   a nd  no is e   c a n c e li ng,”   I E E E  M ic r ow av e  A nd  W ir e le s s  C om pone nt s  L e tt e r s , no . 25, pp. 46 – 48, 2016.   [ 24 ]   B .  G u o   e t  al . ,  “ A   na r r o w ba nd  noi s e - c a nc e li ng  C M O S   L N A   w it h  e nha nc e d  li n e a r it y   b y   us i ng  c o mpl e m e nt a r y   nM O S   a nd  pM O S   c o n f ig u r a ti o ns ,”   I E E E   J our nal   of   Sol id - St at e   C ir c ui ts ,  vo l.   52,  n o .  5,   pp.  1331 – 1344,  M a y   2 017,    do i:  10.1109/J S S C .2017.2657598.   [2 5 ]   A .  T a ib i,   A .  S li ma ne ,  S .  A .  T e dj in i,   M .  T .  B e la r o us s i,   D .  M a a f r i,   a nd  M .  T r a be ls i,   “ A   0.9  V   lo w   po w e r   r e c o n f ig ur a bl e   C M O S   f o ld e d  c a s c o d e   L N A   f or  mul ti - s ta nda r d w ir e l e s s  a ppl ic a ti o ns ,”  i n  2014 9th I nt e r nat io nal  D e s ig n and T e s t  Sy m pos iu m  ( I D T ) , 2014,  pp. 185 – 188, do i:  10.1109/i d t. 2014.7038610.   [2 6 ]   R .  R a ja ,   B .  V e nka ta r a ma ni ,  a nd  K .  H a r i  K is h o r e ,  “ A   1 - V   2.4  G H z   l o w - p o w e r   C M O S   L N A   us in g  ga in - boo s ti ng  a nd  de r i v a ti ve   s upe r p o s it i o n  t e c hn iq ue s   f or   W S N ,”   W ir e le s s   P e r s onal   C om m uni c at io ns ,  v ol .  96,  n o .  1,   pp.  383 – 402,  A pr .   2 017,     do i:  10.1007/s 11277 - 017 - 4173 - 8.                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   I n f   &   C o m m u n   T e c hn o l     I S S N:   2252 - 8776         A   h igh  li ne ar it y   low   nois e   amplif ier   w it h  modif ied   di ff e r e nti al   inductor   f or   …   ( Ghattamane ni  Us har ani )   331   B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS       M rs .   Gh a tta m a n e ni   U s h a ra ni           i s   I E T E   f el l o w   mem b e r .   Sh e   r ece i v e d   B. T ec h   d eg r ee   i n   E l ec t ro n i c s   an d   Co mmu n i c at i o n   E n g i n ee ri n g   fro m  J a w ah ar l al   N eh ru   T ec h n o l o g i c a l   U n i v e rs i t y ,   H y d e rab ad ,   I n d i a  i n   2 0 0 8 .   Sh e   recei v ed   M. T ec h   d e g r ee   i n   S y s t em s   an d   Si g n a l   Pro ce s s i n g   fro m   J a w a h arl a l   N e h r u   T ech n o l o g i c al   U n i v ers i t y ,   H y d e rab ad ,   I n d i a  i n   2 0 1 4 .   Sh e   i s  c u rr en t l y   p u rs u i n g   P h . D .   D e p art me n t   o f   E C E ,   SV U CE ,   Sri   V en k at e s w ara  U n i v e rs i t y ,   A n d h ra  Prad e s h ,   T i ru p at i ,   In d i a.   H e r  r e s e ar c h   i n t e r e s t s   i n cl u d e   V L S I   d e s i g n   fo r  w i r el e s s   c o mmu n i c at i o n   s y s t em s an d   B l u e t o o t h   R ec ei v e rs .   Sh e   c a n   b e   co n t ac t e d   at   em ai l :   u s h aran i . s v u 2 0 0 0 @ g m a i l . co m .         P ro f .   So u r i ra ja n   V a ra da r a ja n           recei v ed   M. T ec h   d eg ree   fr o m   N I T ,   W aran g al   an d   Ph . D .   fro m  Sri   V en k at e s w ara  U n i v e rs i t y ,   T i ru p at i .   Fo r me r  S ec r e t ar y   St at e   C o u n c i l   o f  H i g h e r   E d u c at i o n ,   A n d h ra  Prad e s h .   C u rr e n t l y ,   h e   i s   a  Pro f es s o r  at   Sri   V e n k at e s w ara  U n i v e rs i t y   Co l l eg e   o f  E n g i n ee ri n g ,   T i ru p at i .   H e   e s t ab l i s h e d   t h e   C en t re   o f  E x cel l en ce   (C o E )  l ab o rat o r y   fo r   A t mo s p h e ri c  R em o t e   S e n s i n g   an d   A d v an ce d   Si g n a l   Pr o ce s s i n g .   H i s   r e s e ar ch   i n t e r e s t s   i n cl u d e   at m o s p h e r i c   ra d ar  s i g n a l   p ro ce s s i n g ,   A n t en n a   S y s t e m  d e s i g n i n g   a n d   co mm u n i c at i o n   n e t w o rk s . ”  H e   c a n   b e  c o n t ac t ed   at   em ai l :   v ara d as o u r i @ g m ai l . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.