[发明专利]用于24G雷达芯片信号源的多路信号传输四线圈变压器

说明书

本发明公开了一种用于24G雷达芯片信号源的多路信号传输四线圈变压器，可与电容阵列构成压控振荡器的谐振腔，振荡器再结合缓冲放大器和多相移滤波器，可输出四路差分信号和八路正交信号。采用本发明构成的CMOS全集成压控振荡器，在五个工艺角（TT，FF，SS，FS，SF）下，FMCW模式频率调谐范围达到22.8~24.4GHz，400KHz频偏处相位噪声小于‑80dBc/Hz，输出给发射前端的差分信号峰峰值幅度大于700mV，输出给分频器的差分信号峰峰值幅度大于1V，输出给接收前端的正交信号峰峰值幅度大于300mV，正交精度误差小于3°。

技术领域

本发明属于毫米波集成电路设计的技术领域，涉及一种基于55nm CMOS工艺，用于24G雷达芯片信号源的高Q值多路信号传输四线圈变压器，可使得仅用单个压控振荡器VCO即可实现四路差分信号和八路正交信号的输出。

背景技术

根据Shannon-Hartley定理，传输信道的最大传输速率即所谓的信道容量C与信道的传输带宽BW以及信号链路的信噪比SNR有关，其关系式如下：

C＝BW·log₂(1+SNR) (1)

可见在信噪比SNR一定的前提下，增大带宽可以有效提高信道的传输速率。相对于传统低频波段，毫米波频段(30～300GHz)因其丰富的频谱资源，在24G雷达、5G通信、60G室内高速传输等有着广泛应用。

汽车雷达技术的应用场景主要有：自适应巡航、泊车距离控制、停车位检测、盲区检测、后方车辆警示、紧急制动、开门安全辅助等。到目前为止，汽车雷达系统已建立了相当多的标准。汽车雷达的测速、测距和定位功能等要求通信系统具备毫秒级延时和近100％的可靠性。毫米波频段以其丰富的频谱资源、高的数据传输速率、强抗干扰能力等优点成为高性能汽车雷达的理想选择。与低频雷达相比，毫米波雷达不仅可以提高信息容量，而且更易实现高的检测分辨率和测速灵敏度。

调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)雷达首先对连续波进行频率调制，再利用发射和接收信号之间的频差和相差计算目标的距离和相对速度。由于其具有大带宽、高分辨率、所需发射功率低，不易被截获、系统结构简单、体积小和成本低廉等优点，成为毫米波汽车雷达的优选方案。它主要包括天线、收发机及信号处理模块。其中，收发机是雷达系统的核心，由频率综合器提供可连续调频的本振信号，频率综合器的核心是压控振荡器。

多普勒雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标。多普勒雷达也需要压控振荡器为其提供本振信号。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于55nm RFCMOS工艺技术，用于24G雷达芯片信号源的高Q值多路信号传输四线圈变压器。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种用于24G雷达芯片信号源的多路信号传输四线圈变压器，它包括：主级线圈Lm、第一次级线圈L1、第二次级线圈L2及第三次级线圈L3，具体形式为：