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JSSC 2015第11期RF & Wireless40nm

A 40 nm CMOS E-Band Transmitter With Compact and Symmetrical Layout Floor-Plans

40纳米CMOS工艺下实现紧凑对称布局的E波段发射器设计
40 nm CMOS, 12 dBm输出功率, 15%效率, 15 GHz带宽
E波段发射器毫米波CMOS多相滤波器I/Q调制器
▸创新点1：紧凑对称的布局设计（方法创新）。通过优化PPF和I/Q调制器的布局，显著减少了工艺变异对毫米波电路的影响，实现了LO馈通抑制和I/Q不平衡抑制，在62.5-85.5 GHz频段内未校准I/Q不平衡低于30 dB。
▸创新点2：毫米波多相滤波器系统化设计方法（方法创新）。提出了一种减少电磁仿真需求的设计流程，通过系统化方法优化PPF性能，显著缩短设计周期并提高设计精度。
▸创新点3：易于实现的校准方法（电路创新）。采用低复杂度校准电路，在不影响其他发射机性能的前提下，额外降低I/Q不平衡4 dB，并在30 dB动态范围内实现LOFT低于-30 dBc。
▸创新点4：宽带高效性能（系统创新）。在0.225 mm²面积内实现12 dBm输出功率和15%效率，支持15 GHz带宽，并成功演示4.5 Gb/s 64-QAM和14 Gb/s 16-QAM数据传输能力。
Abstract
This paper describes a direct-conversion E-band transmitter (TX) in 40 nm bulk CMOS. As millimeter-wave (mm-Wave) circuits are vulnerable to process variations including the mismatch between interconnects, this E-band TX design is conducted in a layout floor-plan oriented way. Compact and symmetrical floor-plans of poly-p hase filter (PPF) and I/Q modu- lator are presented in this work to suppress the LO feed-through (LOFT) and I/Q imbalance over both 71–76 and 81–86 GHz bands. In addition, a syste