130nm SiGeHBT技术实现的超低功耗200GHz放大器

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"这篇论文详细介绍了使用130纳米硅锗双极晶体管(SiGe HBT)技术设计的一种超低功耗173至207 GHz放大器。该放大器由三个级联的增益单元组成,在实验性的130纳米SiGe HBT工艺中实现,该工艺的峰值fT/fmax达到460/600 GHz。为了实现极其低的静态直流功率消耗,电路设计使得晶体管在正向偏置基发射结电压(VBC)下工作。在1.3伏的电源电压下(VBC约为0.2伏),放大器在180和205 GHz时表现出23.5分贝的峰值增益,具有从173到207 GHz的34 GHz 3-dB带宽。即便在0.7伏的电源电压下(VBC约为0.5伏),放大器仍能在175 GHz时保持18.3分贝的峰值增益,功耗仅为3.2毫瓦。" 这篇文章是《IEEE固态电路杂志》(JSSC)2020年6月刊的一部分,主要探讨了固态电路领域的最新研究成果,特别是针对集成电路的晶体管级设计。在这个研究中,研究人员提出了一种创新的、低功耗的毫米波放大器设计,它在超高的频率范围内工作,如173至207 GHz。使用的器件基于130纳米的硅锗异质结双极晶体管技术,这是一种高速半导体技术,适合高频电路应用。 放大器的架构由三个串联的增益单元组成,这种级联设计有助于提高增益和带宽。关键在于设计电路时考虑了晶体管在正向偏置基发射结电压下操作,这有助于降低静态直流功率损耗。在1.3伏的供电电压下,放大器的性能非常出色,增益达到了23.5分贝,同时保持了相当大的带宽,从173 GHz扩展到207 GHz,3-dB带宽为34 GHz。即使在较低的0.7伏电压下,放大器仍然能够在175 GHz处提供18.3分贝的增益,表明了其在不同工作条件下的鲁棒性。 这个研究不仅展示了高性能的毫米波放大器设计,还强调了通过优化晶体管工作状态来实现低功耗的方法,这对于便携式和远程通信系统,尤其是需要在极高频率下工作的无线设备,具有重要意义。这种技术进步可能对未来的射频和微波电路设计产生深远影响,特别是在5G通信、卫星通信以及雷达系统等领域。