[发明专利]一种工作于66～83GHz的CMOS毫米波宽带低噪声放大器

说明书

本发明公开了一种工作于66~83GHz的CMOS毫米波宽带低噪声放大器，可应用于汽车雷达。采用变压器进行级间匹配同时调节谐振点达到宽带效果；双耦合等效跨导提高技术，提高增益的同时实现良好的宽带输入匹配。本发明的低噪声放大器，其小信号增益最大值19.89dB，3dB带宽为17.55GHz，噪声系数为4.19dB，输入1dB压缩点为‑15.76dB。

技术领域

本发明属于毫米波集成电路设计的技术领域，涉及一种工作于66～83GHz的CMOS毫米波宽带低噪声放大器，可用于76～81GHz汽车雷达。

背景技术

生活的提高，无人驾驶成为研究的热点话题，在降低事故发生率方面，汽车雷达作为核心技术占据举足轻重的作用，目前所用的雷达技术主要包括：红外雷达、激光雷达、超声波雷达和毫米波雷达等。比较了各种雷达技术的优劣情况，其中激光和红外雷达较易受天气环境影响，且成本较高；视觉成像雷达技术在能见度较差的环境下难以对图像信息进行有效提取；超声波雷达技术探测距离太短(几米到几十米)；而毫米波雷达相比于其它雷达技术具有许多无可取代的优势而被广泛采用，近年来30-300GHz波段已成为研究的热点话题，毫米波相比于传统的低频波段带宽更大，因此可以在此频段传递大量数据。

早期在毫米波拓扑设计中主要采用的是GaAs等工艺，但是其制造成本较大，不利于大规模制作，而不能被广泛采用。随着CMOS工艺的发展f_T和f_max不断提高，因易制作、集成度高等优势越来越多的毫米波电路开始应用CMOS工艺。

低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)是射频集成电路中的重要组成部分之一。它位于接收芯片的第一级，直接与天线信号相连，所以LNA的噪声特性将大大影响整个系统的噪声性能，由于接收端所接收的信号通常极其微弱(-10dBm)，因此设计LNA需要尽可能地压制噪声以提高接收机的灵敏度，接收机灵敏度越高(数值越低)，其接收微弱信号的能力就越强。同时低噪声放大器需提供足够的带宽来提高汽车雷达探距的精度。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于55nm CMOS工艺技术，一种工作于66～83GHz的CMOS毫米波宽带低噪声放大器。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种工作于66～83GHz的CMOS毫米波宽带低噪声放大器，特点是采用变压器进行级间匹配同时调节谐振点达到宽带效果；双耦合等效跨导提高技术，不增加功耗的同时提高电路的增益；该毫米波宽带低噪声放大器包括输入变压器TF₁、第一级共源放大电路CS₁、第一级间变压器TF₂、第二级共源放大电路CS₂、第二级间变压器TF₃、第三极共源放大电路CS₃和输出变压器TF₄，所述输入变压器TF₁包括初级线圈Bp、第一次级线圈Bg和第二次级线圈Bs；第一级共源放大电路CS₁包括第一晶体管M1、和第二晶体管M2；第一级间变压器TF₂包括初级线圈和次级线圈；第二级共源放大电路CS₂包括第三晶体管M3、第四晶体管M4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1及第二电容C2；第二级间变压器TF₃包括初级线圈和次级线圈；第三级共源放大电路CS₃包括第五晶体管M5、第六晶体管M6、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3及第四电容C4；输出变压器TF₄包括初级线圈和次级线圈，其具体连接方式为：