[发明专利]毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法

权利要求书

1.一种毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征在于，通过设置变压器作为组合系统中的正交耦合器的主体部分，根据工作频率计算正交耦合器所需并联电容以及输出阻抗初始值，优化LNA的变压器反馈部分以使LNA的变压器两线圈等效电感之比的平方根n和耦合系数k₁最大化，计算最优噪声情况下MOSFET的跨导，通过调节MOSFET直流偏置点和尺寸使实际跨导达到最优值；

所述的组合系统，包括依次相连的正交耦合器QHC、低噪声放大器组LNA以及可编程增益放大器PGA，其中：正交耦合器经单端输入产生I、Q两路信号并通过CG级的低噪声放大器组放大，经可编程增益放大器调制后合成输出差分信号。

2.根据权利要求1所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，所述的变压器的两线圈等效电感L₃相同并最小化，同时保证最大化耦合系数。

3.根据权利要求1或2所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，当LNA与正交耦合器未幅度匹配，降低n并重新调节MOSFET跨导g_m，如此往复直至满足LNA与正交耦合器幅度匹配的条件。

4.根据权利要求1所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，所述的正交耦合器包括：主体部分以及分别与之相连的输入端IN、直通端THRU、隔离端ISO与耦合端CPL，该主体部分包括：分别设置于输入端IN和直通端THRU之间以及设置于隔离端ISO和耦合端CPL之间的等效感值相同且互相耦合的QHC线圈、分别设置于输入端IN和耦合端CPL之间以及设置于直通端THRU和隔离端ISO之间的等效容值相同的第一电容、分别设置于输入端IN、直通端THRU、隔离端ISO与耦合端CPL与地之间的等效容值相同的第二电容。

5.根据权利要求4所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，所述的直通端THRU和耦合端CPL的相位差为(90±2)°且分别与两个相同的低噪声放大器LNA相连。

6.根据权利要求3所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，所述的QHC线圈、第一电容和第二电容满足：角频率其中：L₃为两线圈等效电感，k₂为两个线圈之间的耦合系数，Rs为QHC的特征阻抗，C₁和C₂分别为第一和第二电容的容值，从而保证奇模和偶模情况下电磁波传播速度相同。

7.根据权利要求3所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，所述的CG级的低噪声放大器组LNA包括两个相同的低噪声放大器，通过使用低噪声放大器的变压器实现栅端至源端的负反馈-A，从而提高有效跨导Gm-boosting、降低噪声系数和直流功耗。

8.根据权利要求7所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，每个低噪声放大器的噪声系数其中：k₁为Gm-boosting低噪声放大器所用变压器的耦合系数，g_m为MOSFET跨导，R_s为QHC的输出阻抗，γ为MOSFET的噪声参数，g_d0为漏源电压为0时的漏源电导，δ为MOSFET的栅极噪声系数，ω为角频率，C_gs为MOSFET栅源寄生电容。

9.根据权利要求7所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，所述的低噪声放大器的反馈系数A＝nk₁。

10.根据权利要求8所述的毫米波低噪声放大器与移相器组合系统优化方法，其特征是，当噪声系数F_CG最小时的最优正交耦合器输出阻抗其中：α为g_m与g_d0之比，则对应的最小噪声系数