JSSC 2011第12期mm-Wave65nm

A Broadband mm-Wave and Terahertz Traveling-Wave Frequency Multiplier on CMOS Om

提出一种基于CMOS工艺的宽带毫米波和太赫兹行波倍频器，实现高谐波功率输出。

220 GHz至275 GHz工作频率，244 GHz时输出功率-6.6 dBm (0.22 mW)，转换损耗11.4 dB

毫米波太赫兹频率倍频器CMOS分布式结构

▸创新点1：利用分布式结构中的驻波形成和损耗抵消技术，通过多晶体管协同工作实现高效谐波生成，显著提升输出功率至6.6 dBm（0.22 mW），同时降低转换损耗至11.4 dB。这一方法创新解决了传统倍频器在高频段的效率瓶颈问题。

▸创新点2：采用宽带操作设计，覆盖220 GHz至275 GHz的超宽频段，通过分布式结构的固有特性实现奇次谐波抑制，确保输出信号的纯净度。这一系统创新为太赫兹通信提供了稳定的信号源。

▸创新点3：多晶体管谐波生成与组合技术，通过分布式结构将多个晶体管的谐波输出有效叠加，不仅提升了输出功率，还实现了宽带操作和奇次谐波抑制的双重目标。这一电路创新为高频集成电路设计提供了新思路。

▸创新点4：在标准65 nm CMOS工艺上实现太赫兹频段的倍频器，展示了CMOS工艺在高频应用中的潜力，为低成本、高集成度的太赫兹系统开发奠定了基础。这一工艺创新具有重要的产业化价值。

Abstract

A wideband frequency multiplier that effectively gen- erates and combines the even harmonics from multiple transistors is proposed. It takes advantage of standing-wave formation and loss cancellation in a distributed structure to generate high am- plitude signals resulting in high harmonic power. Wide bandwidth operation and odd harmonic cancellation around the center fre- quency are the inherent properties of this frequency multiplier. Using this methodology, we implemented a frequency doubler