JSSC 2020第12期RF & Wireless45-nm CMOS SOILNA

Multi-Feed Antenna and Electronics Co-Design An E-Band Antenna-LNA Front End Wit

本文提出了一种E波段低噪声放大器与多馈天线协同设计的方法，通过天线级噪声消除和gm提升技术，实现了高性能无线前端设计。

4.8-dB NF, 2.2-dBm IIP3

E波段低噪声放大器多馈天线噪声消除毫米波

▸创新点1：天线与LNA协同设计（系统创新）：通过将多馈天线与低噪声放大器（LNA）直接集成在芯片上，实现了天线与电子元件的协同设计，突破了传统设计中天线仅作为50欧姆辐射负载的限制，显著提升了无线前端性能。

▸创新点2：多馈天线作为被动辐射网络（方法创新）：利用多馈天线的被动辐射网络特性，直接在天线层面进行信号处理和调节，增强了信号处理能力，为前端设计提供了新的创新方向。

▸创新点3：天线级噪声消除技术（电路创新）：通过共同栅极（CG）和共同源极（CS）LNA路径与近场耦合折叠槽天线的相互作用，实现了天线级的噪声消除，降低了噪声系数（NF），测量结果显示NF低至4.8 dB。

▸创新点4：gm提升技术（电路创新）：利用多馈天线与LNA的协同设计，提升了跨导（gm），进一步优化了放大器的性能，实现了2.2 dBm的输入三阶交调点（IIP3），达到了同类频率下的最佳性能指标。

Abstract

This article presents an E-band low-noise ampli- ﬁer (LNA) co-designed and co-integrated with an on-chip multi- feed antenna for antenna-level LNA noise-canceling and g m -boosting. Different from conventional approaches that view antennas as a simple 50- radiation load, we exploit anten- nas as multi-feed passive radiating networks with direct on- antenna signal conditioning and processing capabilities. Such an antenna-electronics co-design concept can potentially advance wireless front-end p