[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

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，尤其涉及超宽带(UWB，Ultra Wideband)无线传输系统，特别是UWB CMOS(互补金属氧化物半导体，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor)低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)自动化设计的方法。

背景技术

UWB无线传输系统作为宽带技术载体之一，具有低成本、低功耗、低复杂性、抗干扰性强、安全性高及传输速率高等优点。主要应用于室内通信、高速无线局域网(LAN，Local Area Network)、家庭网络、安全检测、位置测定、雷达等领域。LNA作为该系统必不可少的一个模块，在整个系统工作中起到了至关重要的作用，能够在整个超宽带频带内接收微弱信号，并保证高信噪比前提下对信号进行放大。然而，随着无线通信技术的日益快速发展，对具备不同性能的LNA产品提出了巨大的需求量。目前，快速的设计方法、缩短不同LNA产品的设计周期，是满足需求量巨大LNA的解决方案。

对集成电路(IC，Integrated Circuit)设计来说，设计方法和高水平的计算机辅助设计(CAD，Computer-Aided Design)工具是成功的关键。对于普通的数字VLSI(超大规模集成电路，Very Large Scale Integrated Circuites)设计，有包括从综合、模拟、版图设计、验证、测试生成等在内的一系列工具来支持整个设计过程。但是对于射频集成电路(RFIC，Radio Frequency Integrated Circuit)设计，目前尚不具备一整套完善的CAD工具，主要的前端设计工具是电路级的模拟或仿真。通常的电路模拟使用的是以SPICE仿真模型为代表的模拟技术，它支持多种仿真。但由于对RFIC的特点，用这类电路模拟技术存在很多困难。因而，随着EDA(电子自动化设计，Electronic Design Automation)/CAD工具的不断进步，虽然为数字IC提供了自动化更高和综合能力更强的设计功能。然而，由于射频/模拟IC的性能易于受到寄生参数及设计、工艺和环境的影响，导致射频/模拟IC自动化设计的发展受到严重的阻碍。目前，随着电路规模和功能不断的扩大，对射频/模拟IC自动化设计也带来了巨大的需求。通过自动化的设计方案可以有效提高设计效率，缩短产品设计周期。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提出一种UWB CMOS LNA自动化设计的方法，为UWB CMOS LNA提供自动化设计的标准流程，采用电感源级负反馈的双增益超宽带CMOS LNA通用结构和基于线性功率限制最佳噪声系数的矢量空间算法，实现超宽带CMOS LNA的自动化设计解决方案。

本发明提出一种超宽带CMOS LNA自动设计的标准流程，包括：输入CMOS LNA设计指标，获取工艺参数；建立短沟道MOSFETs(金属氧化物半导体场效应晶体管，Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)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，Cadence模块进行相应的仿真设计。