[发明专利]一种超宽带CMOS低噪声放大器自动化设计方法及CMOSLNA设备

权利要求书

1.一种超宽带CMOS低噪声放大器自动设计方法，其特征在于，输入CMOS LNA设计指标，获取工艺参数；建立短沟道MOSFETs的一阶静态器件方程库，对CMOS LNA的电路性能进行估算，完成晶体管参数的大信号和小信号分析，计算相关信息；建立通用电感源级负反馈的双增益超宽带CMOS LNA电路结构，调用基于噪声和线性功率最佳的矢量空间算法，获得CMOS LNA电路的关键参数；将通用电感源级负反馈的双增益超宽带CMOS LNA电路结构和得到的关键参数导入Cadence模块，完成电路的仿真设计。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计指标包括：工作频率、增益、噪声系数和输入三阶交调截点；所述工艺参数包括：栅氧化层的厚度、单位面积的栅氧化层电容、载流子迁移率、阈值电压和饱和电压；所述相关信息包括：漏电流、晶体管跨导及二阶和三阶晶体管非线性。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通用电感源级负反馈双增益超宽带CMOS LNA结构的单端LNA结构包括：输入级宽带匹配网络、放大结构和输出级，输入级宽带匹配网络采用并联电容C_p、串联电感L_g和由NMOS管M₁、栅源等效电容C_gs共同构成的输入宽带π型匹配网络，放大结构由NMOS管M₁、NMOS管M₃构成共源共栅结构，共源共栅结构输出端采用电阻R_d和电感L_d并联的电感峰化技术，提高并平坦带宽内的增益，共源共栅结构输入端连接输入级宽带匹配网络，源级采用电感L_s形成负反馈，差分结构的增益由输出级的PMOS管M₅的开关电压V_switch控制，通过开关电压V_switch的改变控制输出阻抗的变化，从而控制电路增益。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调用基于噪声和线性功率最佳的矢量空间算法，获得CMOS LNA电路的关键参数包括计算输入品质因素Q_s和驱动电压V_od，具体包括：将电路的噪声系数NF与Q_s和V_od的相关性，及线性度IIP₃与Q_s和V_od的相关性分别表示为两个矢量空间：ξ₁{NF，V_od，Q_s}、ξ₂{IIP₃，V_od，Q_s}；定义CMOS LNA电路电流消耗I_d与Q_s和V_od的关系矢量空间为：ξ₃{I_d，V_od，Q_s}；获得ξ₁、ξ₂子空间分别为：ξS₁{NF<NFs，V_od，Q_s}，ξS₂{IIP₃>IIP₃s，V_od，Q_s}；将空间ξ₁与空间ξS₂取交集得到子空间ξS₃{NF，Q_sIIP₃，V_odIIP₃}，将子空间ξS₁与子空间ξS₃相交得到满足最佳噪声系数和线性度的Q_s和V_od子空间为ξTS＝ξS₁∩ξS₃；将ξTS子空间与ξ₃空间相交，得到最佳噪声系数子空间ξ_opt＝ξ₃∩ξTS，在ξ_opt空间中选择电流最小的点，得到最佳Q_s和V_od值，其中NFs、IIP₃s分别为目标噪声系数和三阶交调截点参数。