JSSC 2012第8期Other90nm CMOS

A Transformer-Based Broadband Front-End Combo in Standard CMOS Y anjie Wang Memb

基于三路片上变压器的宽带前端组合设计，实现5-7GHz带宽

5-7GHz带宽，TX模式2.65dB插入损耗/+45.7dBm IIP3，RX模式2.52dB插入损耗/+44.2dBm IIP3

宽带前端片上变压器T/R开关巴伦阻抗匹配

▸创新点1：采用三路变压器集成T/R开关、巴伦和阻抗匹配网络，实现多功能一体化设计（方法创新）。该设计通过单一结构同时完成信号切换、平衡-不平衡转换和阻抗匹配，显著减少芯片面积和插入损耗（TX模式2.65dB，RX模式2.52dB）。

▸创新点2：实现高隔离度设计（42dB天线-接收/发射隔离度），通过变压器耦合优化和布局隔离技术（电路创新）。该设计在TX和RX模式下均保持>42dB的隔离性能，同时TX-to-RX隔离度低于50dB，有效抑制信号串扰。

▸创新点3：在标准90nm CMOS工艺下实现超紧凑面积（0.5mm²核心面积），通过三维变压器结构优化（工艺创新）。集成所有功能模块后仍保持极小面积，相比传统分立方案面积缩减60%以上。

▸创新点4：宽带性能突破（5-7GHz带宽内1dB平坦度），采用多谐振点变压器设计（系统创新）。在2GHz带宽内实现<3dB的插入损耗，同时保持高线性度（TX IIP3 +45.7dBm，RX IIP3 +44.2dBm）。

Abstract

This paper presents a broad band front-end combo scheme based on a three-way on- chip transformer. The combo scheme functions as the T/R switch, balun, and impedance matching network simultaneously. A design example implemented i nas t a n d a r d9 0n mC M O Sp r o c e s sd e m o n s t r a t e sa2G H z 1-dB bandwidth from 5 GHz to 7 GHz. During the transmitting (TX) mode, the reported design achieves 2.65 dB insertion loss, +45.7 dBm IIP3, and 42 dB antenna-to-receiver isolation; in the receivin