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JSSC 2013第12期Clocking & PLLs65nm

A CMOS High-Power Broadband 260-GHz Radiator Array for Spectroscopy Ruonan Han S

采用65nm CMOS技术实现的高功率宽带260GHz辐射源阵列
1.1mW连续波辐射功率/15.7dBm EIRP/24.7GHz调制带宽
太赫兹辐射源CMOS集成电路谐波振荡器硅透镜集成脉冲调制
创新点1:谐波振荡器阵列设计 - 采用八个谐波振荡器组成的阵列结构,通过四个130-GHz正交振荡器实现相互耦合,显著提高了辐射功率和频率稳定性,实测连续波辐射功率达到1.1 mW,EIRP为15.7 dBm。
创新点2:自馈电结构实现基波与二次谐波同步优化 - 基于新型自馈电结构,谐波振荡器同时实现了基波振荡和二次谐波生成的最佳条件,提升了能量转换效率和输出功率。
创新点3:半球形硅透镜背贴式芯片集成 - 通过将半球形硅透镜贴附在芯片背面,实现了八个片上槽天线的信号同相组合,显著提高了辐射效率和方向性。
创新点4:窄脉冲调制实现宽带辐射 - 类似于THz光谱仪中的激光脉冲驱动光电导发射器,该源通过片上生成的窄脉冲调制辐射,实现了24.7 GHz的宽带辐射带宽。
Abstract
A high-power broadband 260-GHz radiation source using 65-nm bulk CMOS technology is reported. The source is an array of eight harmonic oscillators with mutual coupling through four 130-GHz quadrature oscillators. Based on a novel self-feeding structure, the harmonic oscillator simultaneously achieves the op- timum conditions for the fundamental oscillation and the 2nd-har- monic generation. The signals at 260 GHz radiate through eight on-chip slot antennas, and are in -phase combined inside a he