JSSC 2023第12期RF & Wireless

A Low-Power 256-Element K a-Band CMOS Phased-Array Receiver With On-Chip Distrib

一款低功耗256单元Ka波段CMOS相控阵接收器，适用于LEO小卫星通信系统。

2.95 mW/单元, -20dBm IIP3, 3.6dB噪声系数, 0.24mm²/单元

低功耗Ka波段CMOS相控阵LEO卫星通信分布式传感器

▸创新点1：分布式电流共享共栅极低噪声放大器（电路创新）。通过分布式电流共享技术，显著降低了功耗，同时保持了低噪声性能，实现了2.95 mW/元素的低功耗设计。

▸创新点2：电压调谐可变增益放大器（电路创新）。采用上下晶体管共同贡献增益的设计，优化了功耗效率，支持宽范围的增益调节，提升了系统的灵活性。

▸创新点3：片上分布式辐射传感器（系统创新）。通过分布式传感器消除了不均匀辐射的影响，实现了0.22-dB/Mrad的增益退化性能，提高了系统的稳定性和可靠性。

▸创新点4：256元素Ka波段相控阵接收机（系统创新）。支持DVB-S2X标准调制信号，实现了-31.3-dB EVM和24-Gb/s的链路速度，覆盖-50°至+50°的辐射角度，旁瓣电平低于-9-dBc。

Abstract

This article presents a low-power 256-element K a-band CMOS phased-array receiver utilizing ON-chip dis- tributed radiation sensors for the low Earth orbit (LEO) small satellite communication system. Since the available solar cell area limits the power generation of the small LEO satellites, a distributed current-sharing common-gate (CG) low noise amplifier (LNA) and a voltage-tuning variable gain amplifier (VGA) are introduced to reduce power consumption. After utilizing the proposed technique,