JSSC 2013第10期RF & Wireless0.16μm CMOS

A Flicker NoiseIM3 Cancellation Technique for Active Mixer Using Negative Impeda

利用负阻抗技术同时消除Gilbert混频器中的闪烁噪声和IM3。

9-dB闪烁噪声抑制, IIP3提升10dB, 功耗增加7.3%-16%, 面积增加7%-8%

闪烁噪声消除IM3消除负阻抗Gilbert混频器CMOS

▸创新点1：闪烁噪声与IM3同时消除技术（方法创新）——通过负阻抗技术实现Gilbert混频器中闪烁噪声与三阶互调失真（IM3）的同步抑制，首次在单一架构中解决两个关键非线性问题，实测闪烁噪声抑制达9-11dB，IIP3提升10dB。

▸创新点2：负阻抗动态补偿电路设计（电路创新）——创新性地引入可调负阻抗网络，通过偏置电流调节（支持200%变化范围）动态优化噪声与线性度，在仅增加7-16%功耗和7-8%面积代价下实现性能突破。

▸创新点3：双版本芯片验证策略（系统创新）——分别设计全IM3消除/部分噪声消除（版本1）和全噪声消除/部分IM3消除（版本2）两种芯片，通过差异化优化验证技术普适性，其中低电压版本在1V供电下仍保持7.3%功耗优势。

▸创新点4：工艺鲁棒性验证（方法创新）——基于10个随机样品实测数据证明11dB噪声抑制的一致性，表明该技术对CMOS工艺波动具有强适应性，为量产提供可靠性保障。

Abstract

This paper pres ents an approach to simultaneously cancel ﬂicker noise and IM3 in Gilbert-type mixers, utilizing negative impedances. For proof of concept, two prototype double-balanced mixe rs in 0.16- m CMOS are fabricated. The ﬁrst demonstration mixer chip was optimized for full IM3 cancel- lation and partial ﬂicker noise cancellation; this chip achieves 9-dB ﬂicker noise suppression, improvements of 10 dB for IIP3, 5 dB for conversion gain, and 1 dB for input while the thermal noise increase