• 北大核心期刊(《中文核心期刊要目总览》2017版)
  • 中国科技核心期刊(中国科技论文统计源期刊)
  • JST 日本科学技术振兴机构数据库(日)收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种宽带毫米波注入锁定分频器电路的设计方法

朱迪 张钊锋

朱迪, 张钊锋. 一种宽带毫米波注入锁定分频器电路的设计方法[J]. 微电子学与计算机, 2021, 38(10): 97-102,108. doi: 10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0060
引用本文: 朱迪, 张钊锋. 一种宽带毫米波注入锁定分频器电路的设计方法[J]. 微电子学与计算机, 2021, 38(10): 97-102,108. doi: 10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0060
ZHU Di, ZHANG Zhaofeng. A design technology of a wideband mm-wave injection-locked frequency divider[J]. Microelectronics & Computer, 2021, 38(10): 97-102,108. doi: 10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0060
Citation: ZHU Di, ZHANG Zhaofeng. A design technology of a wideband mm-wave injection-locked frequency divider[J]. Microelectronics & Computer, 2021, 38(10): 97-102,108. doi: 10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0060

一种宽带毫米波注入锁定分频器电路的设计方法

doi: 10.19304/J.ISSN1000-7180.2021.0060
详细信息
    作者简介:

    朱迪  男,(1995-),硕士研究生.研究方向为射频集成电路设计.E-mail:zhudi2018@sari.ac.cn

    张钊锋  男,(1972-),博士生导师,研究员.研究方向为宽带高速高性能射频集成电路设计、低速低功耗多模物联网通信芯片研究、极低功耗集成可穿戴智能传感器芯片设计、安全加密及SOC芯片设计

  • 中图分类号: TN211

A design technology of a wideband mm-wave injection-locked frequency divider

  • 摘要: 提出了一种宽带毫米波注入锁定分频器电路(ILFD)的设计方法,并基于40 nm CMOS工艺设计了一款验证电路.为了解决传统毫米波ILFD锁定范围有限的难题,采用基于变压器的高阶谐振腔技术产生相位的纹波响应,从而有效地拓展了锁定范围;为了降低毫米波振荡器电路中交叉耦合对的栅寄生电容对于谐振频率的影响,同时确保高阶谐振腔产生的相位纹波形态不变,提出了一种感性分割反馈技术,通过压缩差分对的栅寄生电容对谐振网络总电容的贡献,实现了谐振频率增强;基于修正后的LC型注入锁定分频器模型,推导了锁定条件和锁定范围.绘制电路版图并后仿,结果表明,在0.8 V电源电压下实现了52.6~76.4 GHz(36.9%)的锁定范围; 在电源电压0.62 V下,实现了50~79.1 GHz(45.1%)的锁定范围,功耗为2.9 mW,FoM值为10.0 GHz/mW.
  • 图  1  LC型直接注入锁定分频电路模型

    图  2  所提出的注入锁定分频器电路

    图  3  高阶谐振腔模型及响应曲线

    图  4  (a) 传统差分对接法; (b)感性分割反馈接法

    图  5  感性分割反馈技术模型及谐振特性曲线

    图  6  版图的物理实现

    图  7  输入灵敏度曲线

    图  8  工艺角仿真结果

    表  1  性能对比

    性能参数 文献[6] 文献[10] 本文
    工艺(nm) 65 90 40
    电源电压(V) 0.8 0.7 0.62/0.8
    功耗(mW) 2.9 2.45 2.9/9.9
    锁定范围
    (GHz)
    53.7~79.4 75.1~97 50~79.1/
    52.6~76.4
    相对带宽 39.2% 25.4% 45.1%/36.9%
    FoM#(GHz/mW) 8.97 8.94 10.0/2.4
    芯片面积(mm2) 0.3*0.42* 0.13*0.2* 0.64*0.54
    文献来源 JSSC TMTT 本文
    *表示核心面积,本文是包含Pad的芯片整体面积;#FoM=LR/PDC
    下载: 导出CSV
  • [1] TIEBOUT M. A CMOS direct injection-locked oscillator topology as high-frequency low-power frequency divider[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2004, 39(7): 1170-1174. DOI:  10.1109/JSSC.2004.829937.
    [2] HUSSEIN A I, PARAMESH J. Design and self-calibration techniques for inductor-less millimeter-wave frequency dividers[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2017, 52(6): 1521-1541. DOI:  10.1109/JSSC.2017.2681801.
    [3] RONG S J, HOWARD C L. A 0.8V 57GHz-to-72GHz differential-input frequency divider with locking range optimization in 0.13μm CMOS[C]//Proceedings of 2010 IEEE Asian Solid-State Circuits Conference. Beijing, China: IEEE, 2010: 1-4. DOI: 10.1109/ASSCC.2010.5716564.
    [4] RAZAVI B. A study of injection locking and pulling in oscillators[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2004, 39(9): 1415-1424. DOI:  10.1109/JSSC.2004.831608.
    [5] CHAN W L, LONG J R. A 56-65 GHz injection-locked frequency Tripler with quadrature outputs in 90-nm CMOS[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2008, 43(12): 2739-2746. DOI:  10.1109/JSSC.2008.2004869.
    [6] CHAO Y, LUONG H C. Analysis and design of a 2.9-mW 53.4-79.4-GHz frequency-tracking injection-locked frequency divider in 65-nm CMOS[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2013, 48(10): 2403-2418. DOI:  10.1109/JSSC.2013.2272371.
    [7] LI A, ZHENG S Y, YIN J, et al. A 21-48 GHz subharmonic injection-locked fractional-N frequency synthesizer for multiband point-to-point backhaul communications[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2014, 49(8): 1785-1799. DOI:  10.1109/JSSC.2014.2320952.
    [8] LEE T H. The design of CMOS radio-frequency integrated circuits[M]. 2nd ed. New York: Cambridge University Press, 2004.
    [9] BEVILACQUA A, PAVAN F P, SANDNER C, et al. Transformer-based dual-mode voltage-controlled oscillators[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems Ⅱ: Express Briefs, 2007, 54(4): 293-297. DOI:  10.1109/TCSII.2006.889734.
    [10] LIN Y H, WANG H. Design and analysis of W-band injection-locked frequency divider using split transformer-coupled oscillator technique[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2018, 66(1): 177-186. DOI:  10.1109/TMTT.2017.2750666.
  • 加载中
图(8) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  73
  • HTML全文浏览量:  54
  • PDF下载量:  2
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-12
  • 修回日期:  2021-01-21
  • 刊出日期:  2021-10-05

目录

    /

    返回文章
    返回