JSSC 2025第10期Digital Circuits0.13µm SiGe BiCMOSNeural Network Accelerator

Design and Analysis of Ka-Band Variable-Gain Phase Shifter With Impedance-Invari

提出一种Ka波段阻抗不变可变增益移相器，实现高精度相位和幅度控制。

7-bit相位分辨率(360°), 4-bit增益调节(7.5dB动态范围), 0.33°/0.10dB rms误差

Ka波段可变增益移相器阻抗不变矢量调制SiGe BiCMOS

▸创新点1：阻抗不变矢量调制技术（方法创新）。该技术通过独特的矢量调制方法，在32-38 GHz频段内实现了高精度的相位和幅度控制，解决了传统矢量调制中阻抗变化导致的性能不稳定问题，实现了7位相位分辨率和4位增益调整。

▸创新点2：负反馈磁耦合方法（电路创新）。该方法通过引入磁耦合负反馈机制，有效稳定了可变增益放大器（VGA）的输入输出阻抗，在不同DAC偏置电流下保持阻抗一致性，从而显著降低了相位和幅度误差（0.33°/0.10 dB RMS）。

▸创新点3：超低误差系统集成（系统创新）。通过协同优化阻抗不变技术和NFMC方法，在35.5 GHz下实现了0.23°/0.08 dB的业界领先误差性能，同时芯片面积仅0.57 mm²，功耗低至7.4-12.2 mW。

▸创新点4：SiGe BiCMOS工艺适配（工艺创新）。采用0.13-µm SiGe BiCMOS工艺实现Ka波段设计，通过定制化布局将高频磁耦合结构集成于标准工艺，突破了传统III-V工艺的成本限制。

Abstract

This article presents a 32–38-GHz variable-gain phase shifter (VGPS) with a novel impedance-invariant vector modulation technique for highly precise phase and amplitude control. A negative-feedback magnetic-coupling (NFMC) method is proposed to stabilizes input and output impedances of variable gain amplifier (VGA), and it effectively alleviates the impedance variations at the different currents biased from the current digital to analog converter (DAC). The VGPS is fabricated with a 0.13- µm SiG