65nm CMOS中基于 metamaterial 谐振器的高Q差分传输线96 GHz 振荡器设计

"这篇研究论文探讨了在65纳米CMOS技术中，利用高Q值差分传输线加载元材料谐振器实现的96 GHz振荡器的设计。该设计结合了分裂环谐振器（SRRs）和互补分裂环谐振器（CSRRs）两种元材料谐振器，旨在实现低相位噪声、低功耗和紧凑型毫米波振荡器。通过在谐振频率处形成尖锐的阻带，反向电磁（EM）波被反射回来与前向EM波耦合，形成DTL（差分传输线）内的驻波，从而实现高Q值和低损耗的毫米波谐振器，确保稳定的电磁能量存储。在65纳米CMOS工艺中实现了DTL-SRR和DTL-CSRR谐振器，并用作毫米波振荡器的核心，实验测量结果证实了设计的有效性。" 这篇论文详细介绍了如何在毫米波频段设计高性能、低功耗的振荡器。关键在于利用了差分传输线（DTL）并加载元材料谐振器，特别是分裂环谐振器和其互补结构——互补分裂环谐振器。元材料是一种具有超常电磁特性的材料，可以调控电磁波的行为。在本文中，SRRs和CSRRs被用来创建一个在谐振频率附近的阻带，这个特性使得反向EM波能够反射并与前向波耦合，形成在DTL内的驻波，这样的驻波提高了谐振器的Q值，即能量储存效率，降低了能量损失。 高Q值对于振荡器来说至关重要，因为它直接影响到振荡器的稳定性、频率选择性和相位噪声性能。低相位噪声意味着信号的频率更稳定，这对于通信系统和其他需要高精度时钟源的应用至关重要。此外，这种设计还考虑到了功耗问题，尤其是在CMOS工艺中，低功耗是实现大规模集成和便携式设备的关键。 65纳米CMOS工艺是一种常见的集成电路制造技术，它允许在相对小的芯片上集成大量的电路元件，同时提供了足够的速度和功率效率。论文中提到，这些DTL-SRR和DTL-CSRR谐振器在65纳米CMOS工艺下得以实现，并且经过实验验证，表明该设计不仅理论上可行，而且在实际应用中也表现出色。 这篇研究论文展示了元材料在毫米波振荡器设计中的潜力，提供了一种新颖而有效的设计方案，对于未来毫米波通信、雷达系统和其他高频应用的开发有着重要的参考价值。通过深入理解这些技术，工程师们能够设计出更高效、更紧凑的高频电路，推动微电子技术的发展。