《適於生態型毫米波系統集成的納米CMOS頻率綜合方法研究》是依託復旦大學，由任俊彥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：適於生態型毫米波系統集成的納米CMOS頻率綜合方法研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：任俊彥
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題基於65nm或以下先進CMOS工藝，研究毫米波鎖相環的設計方法。目前用CMOS工藝實現的毫米波鎖相環方法存在相位噪聲較差，功耗很大等缺陷。針對這些問題，本課題從基本的器件模型和模組電路著手，研究新的電路結構和設計思路，著重突破現有設計的性能和功耗瓶頸。不同於以往毫米波振盪器的設計思路，本課題首先從電磁場分析的角度入手，分別採用駐波、行波的方式以及左手介質提出最佳化毫米波振盪器的新方法，這些方法可以在獲得較好的相位噪聲的同時降低功耗，能顯著提高電路的品質因素（FoM）值，即綜合性能。其次，針對現有的注入鎖定分頻器結構工作範圍窄，功耗大的缺陷，擬將多點注入、前向體偏壓、電流復用等技術與電磁波和電磁介質相結合，在降低分頻器功耗的同時提高工作範圍，保證環路穩定。最後，本課題採用基於時間窗的方法，研究雙環欠採樣結構，克服鎖定時間與環路噪聲的矛盾，減少鎖相環鎖定時間，並降低環路相位噪聲和功耗。
結題摘要
針對高能效毫米波系統套用，本項目系統研究了納米CMOS毫米波積體電路設計方法，提出了基於“波”和超材料結構毫米波電路設計方法，採用65nm CMOS工藝設計了30GHz-140GHz頻段毫米波基本電路，包括振盪器、分頻器/倍頻器、鎖相環，接收器、收發器、功率放大器、跟蹤/保持放大器等。本項目的創新點：行波-左右手超材料振盪器、（互補）開環諧振器負載傳輸線，基於開關電感負載變壓器的注入鎖定分頻器，時間窗/相位-模擬電壓轉換方法，零相移器耦合方法，有源電感負載的跟蹤/保持放大器等。在包括IEEE微波分會會刊TMTT和旗艦會議IME，IEEE積體電路主要會議CICC、RFIC、ESSCIRC，以及IEEE電路與系統分會會刊TCAS在內的國際會議和期刊論文17篇。代表性成果：（1）基於時間交織結構的32.5GS/s跟蹤-保持放大器（IMS）；（2）超低功耗60GHz直接下變頻接收器（TMTT）；（3）基於帶超材料諧振器負載的差分傳輸線的高Q值毫米波振盪器（TMTT）；（4）基於可調諧左右手複合傳輸線的75.7-102GHz旋轉行波壓控振盪器（CICC）；（5）基於超材料振盪器的高靈敏度超再生結構96GHz毫米波接收器（RFIC）；（6）基於兩維差分功率合成，輸出功率達到74.5mW/mm^2的53-75GHz毫米波功率放大器（RFIC）。這些電路在低功耗、低相位噪聲等方面的實測性能達到當時的國際最新水平。
