基於傳輸線頻率選擇器的CMOS矽基毫米波壓控振盪器研究

《基於傳輸線頻率選擇器的CMOS矽基毫米波壓控振盪器研究》是依託杭州電子科技大學，由高海軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於傳輸線頻率選擇器的CMOS矽基毫米波壓控振盪器研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高海軍
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

毫米波(mm-wave)頻段具有傳輸速率高、安全性好、抗干擾能力強等優點，是下一代無線通信研究的熱點，而納米尺度先進的CMOS工藝為實現單片集成的毫米波收發晶片提供了技術基礎。壓控振盪器(VCO)是收發晶片中的關鍵模組，極高的工作頻率和器件的納米尺度效應給壓控振盪器的設計提出了新的挑戰。本項目以IBM 90nm矽基CMOS工藝為基礎，研究基於傳輸線的頻率選擇器和帶有頻率選擇輸出的推-推(push-push)壓控振盪器，探索在工藝限制條件下如何通過新型器件與傳統電路的結合來實現電路性能的突破，以期解決毫米波頻段下矽基CMOS壓控振盪器的輸出頻率和性能受工藝限制、本振信號產生電路的結構複雜和功耗過大的問題，為更高頻段毫米波單片積體電路的研究和實現打下堅實基礎。

結題摘要

毫米波(mm-wave)頻段具有傳輸速率高、安全性好、抗干擾能力強等優點，是下一代無線通信研究的熱點，而納米尺度先進的CMOS工藝為實現單片集成的毫米波收發晶片提供了技術基礎。壓控振盪器(VCO)是收發晶片中的關鍵模組，極高的工作頻率和器件的納米尺度效應給壓控振盪器的設計提出了新的挑戰。本項目基於IBM 90nm CMOS工藝及TSMC 90nm CMOS工藝對矽基毫米波傳輸線特性和矽基毫米波壓控振盪器進行了深入的研究，共完成了4個批次的設計、流片和測試。在矽基CMOS工藝上實現了低損耗、小尺寸的接地共面波導結構，完成了該結構的測試、分析和建模，為矽基毫米波積體電路的設計打下堅實基礎。對矽基毫米波壓控振盪器的研究從四個方面展開，分別為傳統結構的毫米波壓控振盪器、push-push結構的毫米波壓控振盪器、毫米波無源倍頻器及採用垂向螺旋電感的毫米波壓控振盪器，完成了24GHz/40GHz /60GHz/75GHz/100GHz/150GHz/200GHz頻點處矽基CMOS毫米波壓控振盪器的設計、流片和測試，為更高頻段毫米波單片積體電路的研究和實現打下堅實基礎。項目執行期間，共發表學術論文6篇，其中SCI論文2篇、EI期刊論文2篇、EI會議論文1篇，ISTP會議論文1篇，申請發明專利4項，已授權兩項。培養研究生4人，其中博士生1人，碩士生3人。總體來說，項目達到並超過了預期的研究目標。