高端口隔离度的太赫兹基波上混频器设计

作     者：孟凡易 刘浩 MENG Fanyi;LIU Hao

作者机构：天津大学微电子学院天津300072 

出 版 物：《湖南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Hunan University:Natural Sciences)

年 卷 期：2022年第49卷第10期

页      面：17-23页

核心收录：

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2019YFB1803200) 国家自然科学基金青年基金资助项目(61701080) 

主　　题：太赫兹 吉尔伯特双平衡 共面波导 非对称开关互联 

摘      要：介绍了一种基于IHP 0.13μm SiGe BiCMOS工艺,具有高本振(Local Oscillator,LO)/射频(Radio Frequency,RF)及本振/中频(Intermediate Frequency,IF)端口隔离度的太赫兹基波上混频器.该混频器采用了吉尔伯特双平衡结构,本振信号通过共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)传输来抑制其在传输过程中由于强寄生耦合效应造成的传输不对称性,削弱了由该不对称性造成的LO/RF端口隔离度恶化的特性.通过采用非对称性的开关互联结构降低本振信号在开关晶体管集电极端寄生耦合的不平衡性,提升本振信号在开关晶体管集电极端的对消效率,通过在版图中合理布局跨导级晶体管的位置来抑制本振信号在中频端口的泄露.后仿真结果表明:在2.2 V电源电压下,本振信号为230 GHz,中频信号为2~12 GHz,该上混频器工作在218~228 GHz时,LO/RF端口隔离度大于24 dB,LO/IF端口隔离度大于20 dB,转换增益为-4~-3.5 dB.当中频信号为10 GHz时,输出1 dB压缩点为-14.8dBm.电路直流功耗为42.4 mW,芯片的核心面积为0.079 mm2.该上混频器可应用于采用高阶正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)方式的无线发射系统.