JSSC 2019第5期RF & Wireless180nm

Non-Magnetic CMOS Switched-Transmission-Line Circulators With High Power Handlin

提出一种无磁CMOS循环器，实现高功率处理和高线性度。

1-GHz, 180-nm SOI CMOS, >1-W TX–ANT P1dB, >+50-dBm TX–ANT IIP3, 2.1/2.9 dB插入损耗, 3.1 dB ANT–RX噪声系数

无磁CMOS循环器高功率处理高线性度天线平衡SOI CMOS

▸创新点1：无外部组件设计 - 该论文提出了一种完全集成在CMOS工艺中的非磁性循环器架构，无需外部组件，显著降低了系统复杂性和成本，同时提高了可靠性和可制造性。

▸创新点2：多种线性增强技术 - 通过器件堆叠、最优开关偏置和局部静电放电（ESD）设计等技术，显著提升了功率处理能力和线性度（IIP3 > +50 dBm），实现了瓦级功率处理能力。

▸创新点3：新型天线平衡方法 - 提出了一种无需电感或损耗电阻的天线平衡技术，有效解决了天线反射问题，实现了高隔离度（>50 dB），同时降低了插入损耗（TX–ANT路径2.1 dB，ANT–RX路径2.9 dB）。

▸创新点4：高性能指标验证 - 通过1 GHz 180-nm SOI CMOS原型验证，展示了>1 W的TX–ANT P1dB、>+50 dBm的TX–ANT IIP3以及低噪声系数（ANT–RX NF为3.1 dB），性能较现有非磁性循环器提升10-100倍。

Abstract

Recently, CMOS non-magnetic circulators have been demonstrated based on switch-based spatio-temporal con- ductivity modulation, but these initial demonstrations remain limited in transmitter power handling, linearity, and ability to combat antenna variations. This paper describes a non-magnetic circulator architecture that uses no external components, and employs a variety of linearity enhancement techniques, such as device stacking, optimal switch biasing, and localized electrostatic discharge