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JSSC 2024第5期Digital Circuits28nmNeural Network Accelerator

Compact mm-Wave Ultra-Wideband and Low-Noise Phase Alternately Distributed Quasi

28nm CMOS工艺下的超宽带低噪声准循环器设计
28nm CMOS, 20.5−35.5 GHz带宽, 4.5 dB TX-to-ANT增益, 3.6 dB ANT-to-RX插入损耗, >21 dB TX-to-RX隔离
毫米波超宽带低噪声准循环器分布式放大器
创新点1:差分两级分布式放大器设计(电路创新)。采用差分两阶段分布式放大器结构,通过交叉连接第二级放大器的差分输出到第一级放大器的差分输出,实现了超宽带隔离特性,工作带宽达20.5-35.5 GHz,隔离度>21 dB。
创新点2:输入输出传输线电长度匹配(方法创新)。通过在放大器中插入级间电感,确保输入和输出传输线的频率响应一致,优化了信号传输的相位一致性,提升整体性能。
创新点3:输入匹配放大器消除电阻终端(电路创新)。采用输入匹配放大器替代传统电阻终端,显著降低天线到接收机的噪声系数(8.9-11.1 dB),比传统分布式准环行器低约10 dB。
创新点4:晶体管尺寸与偏置条件优化(方法创新)。通过灵活选择输入匹配放大器的晶体管尺寸和偏置条件,在低噪声和高功率处理能力之间实现最佳折衷,TX-to-ANT增益提升3 dB,输出1-dB压缩点达14.3 dBm。
Abstract
This article presents ultra-wideband and low-noise distributed active quasi-circulators (QCs) fabricated using a 28-nm CMOS process. The proposed active QCs use a differ- ential two-stage distributed amplifier (DA) design, where the electrical length of the input and output transmission lines is 90 ◦ at 28 GHz. For the ultra-wideband distributed active QC (UWQC), the differential outputs of the amplifier in the second stage are cross-connected to the differential outputs of the amplifier in the