[發(fā)明專利]一種工作于66～83GHz的CMOS毫米波寬帶低噪聲放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010181785.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN111371412B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張潤(rùn)曦;張欣;石春琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H03F1/26
• 分類號(hào): H03F1/26;H03F3/68
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發(fā)明公開了一種工作于66~83GHz的CMOS毫米波寬帶低噪聲放大器，可應(yīng)用于汽車?yán)走_(dá)。采用變壓器進(jìn)行級(jí)間匹配同時(shí)調(diào)節(jié)諧振點(diǎn)達(dá)到寬帶效果；雙耦合等效跨導(dǎo)提高技術(shù)，提高增益的同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的寬帶輸入匹配。本發(fā)明的低噪聲放大器，其小信號(hào)增益最大值19.89dB，3dB帶寬為17.55GHz，噪聲系數(shù)為4.19dB，輸入1dB壓縮點(diǎn)為?15.76dB。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于毫米波集成電路設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種工作于66～83GHz的CMOS毫米波寬帶低噪聲放大器，可用于76～81GHz汽車?yán)走_(dá)。

背景技術(shù)

生活的提高，無(wú)人駕駛成為研究的熱點(diǎn)話題，在降低事故發(fā)生率方面，汽車?yán)走_(dá)作為核心技術(shù)占據(jù)舉足輕重的作用，目前所用的雷達(dá)技術(shù)主要包括：紅外雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和毫米波雷達(dá)等。比較了各種雷達(dá)技術(shù)的優(yōu)劣情況，其中激光和紅外雷達(dá)較易受天氣環(huán)境影響，且成本較高；視覺(jué)成像雷達(dá)技術(shù)在能見(jiàn)度較差的環(huán)境下難以對(duì)圖像信息進(jìn)行有效提?。怀暡ɡ走_(dá)技術(shù)探測(cè)距離太短(幾米到幾十米)；而毫米波雷達(dá)相比于其它雷達(dá)技術(shù)具有許多無(wú)可取代的優(yōu)勢(shì)而被廣泛采用，近年來(lái)30-300GHz波段已成為研究的熱點(diǎn)話題，毫米波相比于傳統(tǒng)的低頻波段帶寬更大，因此可以在此頻段傳遞大量數(shù)據(jù)。

早期在毫米波拓?fù)湓O(shè)計(jì)中主要采用的是GaAs等工藝，但是其制造成本較大，不利于大規(guī)模制作，而不能被廣泛采用。隨著CMOS工藝的發(fā)展f_T和f_max不斷提高，因易制作、集成度高等優(yōu)勢(shì)越來(lái)越多的毫米波電路開始應(yīng)用CMOS工藝。

低噪聲放大器(LNA，Low?Noise?Amplifier)是射頻集成電路中的重要組成部分之一。它位于接收芯片的第一級(jí)，直接與天線信號(hào)相連，所以LNA的噪聲特性將大大影響整個(gè)系統(tǒng)的噪聲性能，由于接收端所接收的信號(hào)通常極其微弱(-10dBm)，因此設(shè)計(jì)LNA需要盡可能地壓制噪聲以提高接收機(jī)的靈敏度，接收機(jī)靈敏度越高(數(shù)值越低)，其接收微弱信號(hào)的能力就越強(qiáng)。同時(shí)低噪聲放大器需提供足夠的帶寬來(lái)提高汽車?yán)走_(dá)探距的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于55nm?CMOS工藝技術(shù)，一種工作于66～83GHz的CMOS毫米波寬帶低噪聲放大器。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：

一種工作于66～83GHz的CMOS毫米波寬帶低噪聲放大器，特點(diǎn)是采用變壓器進(jìn)行級(jí)間匹配同時(shí)調(diào)節(jié)諧振點(diǎn)達(dá)到寬帶效果；雙耦合等效跨導(dǎo)提高技術(shù)，不增加功耗的同時(shí)提高電路的增益；該毫米波寬帶低噪聲放大器包括輸入變壓器TF₁、第一級(jí)共源放大電路CS₁、第一級(jí)間變壓器TF₂、第二級(jí)共源放大電路CS₂、第二級(jí)間變壓器TF₃、第三極共源放大電路CS₃和輸出變壓器TF₄，所述輸入變壓器TF₁包括初級(jí)線圈Bp、第一次級(jí)線圈Bg和第二次級(jí)線圈Bs；第一級(jí)共源放大電路CS₁包括第一晶體管M1、和第二晶體管M2；第一級(jí)間變壓器TF₂包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；第二級(jí)共源放大電路CS₂包括第三晶體管M3、第四晶體管M4、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1及第二電容C2；第二級(jí)間變壓器TF₃包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；第三級(jí)共源放大電路CS₃包括第五晶體管M5、第六晶體管M6、第三電阻R3、第四電阻R4、第三電容C3及第四電容C4；輸出變壓器TF₄包括初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，其具體連接方式為：