微电子学院超宽带高速电路取得多项成果

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5G及未来通信技术高速发展对射频收发机系统提出了严峻挑战。超宽带射频收发机以其更宽的频谱范围、更高的数据传输速率和更宽的通信带宽，成为满足未来通信需求的关键技术。复旦大学微电子学院WiCAS课题组在王云青年研究员和徐鸿涛教授的指导下，针对超宽带收发机中的功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）和模拟基带这三个核心模块，取得了显著进展，相关成果已发表于2024 VLSI和2024 ESSERC会议。

突破性超宽带功率放大器

该课题组创新性地提出了一种基于两次耦合增强技术的分布式功率放大器（DPA），有效提升了分布式增益单元的输出功率密度，突破了传统DPA在输出功率、面积和带宽之间的瓶颈。通过精巧的分布式巴伦设计，实现了超宽带差分到单端的转换。此外，采用八字形电感谐振寄生电容，有效避免了CMOS工艺带来的寄生效应及模块间的互耦干扰。最终，该DPA在1.5-23.5GHz带宽内实现了最高16.6dB增益、19dBm饱和输出功率和21.4% PAE，并在128-QAM调制信号下支持高达150.5Gb/s的数据传输速率，平均输出功率达14.4dBm。

该成果发表于2024 ESSERC会议，复旦大学微电子学院博士生李云昊为第一作者。

高性能超宽带低噪声放大器

针对传统超宽带LNA在带宽和噪声系数之间难以兼顾的问题，研究团队提出了一种创新的反馈噪声抑制技术。该技术利用gm单元驱动反馈电阻，打破了传统设计限制，在相同带宽下实现了更低的噪声系数。基于40nm CMOS工艺，该LNA在1-21GHz超宽带范围内实现了小于3dB的噪声系数，并在128-QAM调制信号下支持最高140Gb/s的数据传输速率。

该成果发表于2024 VLSI会议，复旦大学微电子学院博士生韩思承为第一作者。

高鲁棒性超宽带模拟基带

在超宽带模拟基带方面，研究团队设计了一种具有高PVT鲁棒性的宽带对数-线性可变增益放大器（dB-linear VGA）。针对传统dB-linear VGA在带宽、dB-linear误差和PVT鲁棒性之间的设计权衡，该团队设计了一种具有温度和工艺自补偿能力的控制电压生成电路，有效优化了VGA增益曲线的PVT鲁棒性。最终设计的dB-linear VGA基于40nm CMOS工艺制造，实现了2.4GHz的3dB带宽、59.7dB的增益动态范围和低于0.39dB的增益误差，在PVT拐角下，增益绝对值偏差小于5.12dB，增益斜率偏差低于4.13%。

该成果发表于2024 ESSERC会议，复旦大学微电子学院博士生左文为第一作者。

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