采用三耦合变压器技术的K/Ka波段收发前端，应用于65纳米体硅CMOS工艺

《IEEE Journal of Solid-State Circuits》：A K/Ka-Band Transmit/Receive Front-End With Triple-Coupled Transformer Technique in 65-nm Bulk CMOS

本文提出一种基于三端耦合变压器（TCT）技术的K/Ka频段收发前端，适用于联合传感与通信（JSAC）应用。该设计实现低功耗和紧凑布局，中心抽头LNA线圈增强T/R隔离。芯片采用65nm CMOS工艺，占用1.18mm2核心面积。接收模式在17.7-29.5GHz下增益24.7-27.6dB，噪声系数低于5dB；发射模式在24GHz时输出功率20.5dBm，效率21.8%，1dB增益压缩点20.2dBm，覆盖20-31GHz范围，性能优于硅基T/R前端。

　　

摘要：

本文介绍了一种适用于联合感知与通信（JSAC）应用的K/Ka波段收发（T/R）前端。该前端采用所提出的三耦合变压器（TCT）技术实现了信号接收和传输的重配置匹配网络，从而降低了功耗并缩小了芯片尺寸。位于低噪声放大器（LNA）线圈中心抽头处的T/R开关通过切断来自功率放大器（PA）线圈的耦合泄漏功率，增强了T/R端之间的隔离性能。该芯片采用65纳米体硅CMOS工艺制造，芯片面积为1.18平方毫米。在接收模式下，其在17.7–29.5 GHz频段内的功率增益为24.7–27.6 dB，噪声系数（NF）低于5 dB；在发射模式下，其最大饱和输出功率为20.5 dBm，功率附加效率（PAE）为21.8%，输出端1 dB增益压缩点（OP1dB）为20.2 dBm，PAE同样为20.6%（工作频率为24 GHz）。在20–31 GHz频段内，该芯片的OP1dB值大于16.7 dBm。在K/Ka波段基于硅的T/R前端中，该芯片表现出优异的低噪声系数和高输出功率特性。