300 GHz CMOS高增益谐波混频器设计

"一种300 GHz CMOS高增益谐波混频器，由徐雷钧、孙春风、李芹、白雪共同设计，采用TSMC 65nm CMOS工艺，旨在解决300GHz频段的信号处理。该混频器创新地将射频电感与接收天线集成，减少了匹配问题并缩小了芯片尺寸。结构包括片上天线、混频模块和IF放大器。仿真结果显示，天线在300GHz附近谐振，射频电感约为21.9pH，混频模块转换增益为-5.4dB，IF放大器电压增益为23.5dB，整体最大转换增益达14.9dB。工作时，输出频率带宽在0.05到12.47GHz之间。该论文是国家自然科学基金和江苏省相关项目资助的研究成果。" 这篇研究论文详细介绍了在300 GHz频段设计的一种高性能CMOS谐波混频器。在微电子学领域，混频器是射频系统中的关键部件，它将射频信号与本地振荡器信号混合，产生新的频率成分，通常用于接收或发射信号。CMOS技术因其成本低、集成度高而被广泛应用于微电子设备。 该论文提出了一个创新的设计方法，将射频电感与接收天线一体化，这样可以消除传统设计中天线与射频电路间的匹配问题，同时减小了芯片的物理尺寸，这对于高频应用尤其重要，因为随着频率的增加，器件尺寸需要更小以保持性能。设计的片上环形天线在300 GHz附近表现出良好的谐振特性，而射频电感的值则有助于在目标频率下提供所需的阻抗匹配。 混频模块是谐波混频器的核心部分，其转换增益为-5.4 dB，表明信号在混频过程中有一定的功率损失，但仍然能够保持足够的信号强度。IF放大器（中频放大器）的电压增益为23.5 dB，提升了中频信号的幅度，确保了后续信号处理的可行性。整体上，当转换增益大于0 dB时，该混频器的输出频率带宽可达0.05到12.47 GHz，这在射频通信系统中是非常重要的，因为它允许接收多种不同频率的信号。 此外，这项工作得到了国家自然科学基金和江苏省相关项目的资助，表明其研究价值和潜在的应用前景。该论文的发表对于推动300 GHz频段的CMOS射频技术发展具有重要意义，尤其是在太赫兹集成电路和射频电磁波能量收集电路领域，可能开启新的设计思路和应用可能性。