毫米波電路技術(shù)的進(jìn)步及應(yīng)用受關(guān)注

近年來(lái)，RF領(lǐng)域毫米波頻帶的技術(shù)發(fā)布激增，在今年的發(fā)布中，除了電路技術(shù)本身的進(jìn)步之外，支持新用途的方案以及只有毫米波才能實(shí)現(xiàn)的電路技術(shù)方案?jìng)涫荜P(guān)注。在Session 23“mm-Wave Transceivers，Power Amplifiers & Sources”上，索尼、美國(guó)加州理工學(xué)院（California InsTItute of Technology）共同發(fā)布了連接輸入輸出設(shè)備用56GHz收發(fā)電路，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校（UC Berkeley）、意大利帕多瓦大學(xué)（University of Padova）和意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）共同提出了用開(kāi)關(guān)控制片上天線的90GHz頻帶發(fā)送電路，除了這些新系統(tǒng)的方案之外，德國(guó)烏泊塔爾大學(xué)（University of Wuppertal）還發(fā)布了160GHz頻帶收發(fā)電路和成像陣列用650GHz接收電路，會(huì)上共有9項(xiàng)發(fā)布。

在一開(kāi)始索尼的技術(shù)發(fā)布（演講序號(hào)23.1）中，報(bào)告了可用56GHz頻帶近距離無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)用于連接高清電視等設(shè)備的11Gbit/秒數(shù)據(jù)傳輸速度。40nm工藝CMOS收發(fā)電路和基于引線鍵合（Wire Bonding）的天線，在6.4pJ/bit的電力條件下，實(shí)現(xiàn)了1.4cm距離范圍內(nèi)的通信。“相對(duì)于有線傳輸方式在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度提高時(shí)，因充放電容量較大，會(huì)受到低功耗的限制而言，無(wú)線傳輸方式更有利于降低功耗”，這一觀點(diǎn)在會(huì)場(chǎng)引發(fā)了熱烈的討論，體現(xiàn)了對(duì)這一領(lǐng)域的關(guān)注度之高。

德國(guó)烏泊塔爾大學(xué)的發(fā)布（演講序號(hào)23.2）報(bào)告了使用0.13μm工藝SiGe BiCMOS技術(shù)的160GHz頻率正交型直接變頻收發(fā)電路。振蕩器可使其在相當(dāng)于收發(fā)頻率1/3的52GHz到55GHz之間振蕩，提高3倍之后產(chǎn)生局域信號(hào)。

芬蘭赫爾辛基理工大學(xué)（Helsinki University of Technology）發(fā)布的技術(shù)（演講序號(hào)23.3），與采用65nm工藝CMOS技術(shù)的77-94GHz頻帶8GHz IF信號(hào)圖象載頻抑制（Image RejecTIon）型發(fā)送電路有關(guān)。輸出功率為6.6dBm時(shí)，圖像載頻抑制量達(dá)到了15-20dB。

加州大學(xué)伯克利分校等發(fā)布了醫(yī)療用脈沖雷達(dá)發(fā)送電路（演講序號(hào)23.4）。該電路采用了0.13μm工藝BiCMOS技術(shù)，對(duì)90GHz的載波進(jìn)行脈沖調(diào)制時(shí)，除了可啟功率放大器之外，片上天線也設(shè)置了開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了35ps的脈沖。該技術(shù)方案充分利用了天線也可片上化的毫米波頻帶特點(diǎn)。

意大利摩德納雷焦艾米利亞大學(xué)（University of Modena and Reggio Emilia）等發(fā)布了以115GHz的頻率工作，調(diào)諧范圍可寬達(dá)13.1％的注入鎖定（InjecTIon Lock）型2倍頻電路（演講序號(hào)23.5）。通過(guò)采用Push-Push型電路，以及充分確保注入信號(hào)的方法，使調(diào)諧范圍達(dá)到了原來(lái)的3～5倍。

此外，還有接連3項(xiàng)60GHz頻帶放大器技術(shù)發(fā)布。首先臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科技（MediaTek）和美國(guó)IBM發(fā)布了采用65nm工藝CMOS技術(shù)，可在1V電源下輸出17.9dBm功率的60GHz頻帶放大器（演講序號(hào)23.6）。這種放大器采用前級(jí)兩并聯(lián)、中級(jí)及后級(jí)四并聯(lián)的3級(jí)構(gòu)成，合波器由轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。

美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校（University of California Davis）發(fā)布了采用90nm工藝CMOS技術(shù)，可在1.2V電源下輸出19.9dBm功率的60GHz頻帶放大器（演講序號(hào)23.7）。這種放大器采用前級(jí)、2級(jí)兩并聯(lián)、3級(jí)及后級(jí)四并聯(lián)的4級(jí)構(gòu)成，分波器和合波器全部采用Wilkinson型電路。

意法半導(dǎo)體等發(fā)布了可在1.2及1.8V電源下輸出18.1dBm功率的60GHz頻帶放大器（演講序號(hào)23.8）。這種放大器由8個(gè)采用2級(jí)構(gòu)成的單個(gè)放大器并聯(lián)而成。2級(jí)構(gòu)成的單個(gè)放大器為差分放大器，可由轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)差分轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)各級(jí)之間的統(tǒng)一。

最后，烏泊塔爾大學(xué)發(fā)布了與適用THz成像的650GHz接收電路有關(guān)的技術(shù)（演講序號(hào)23.9）。這種電路采用了0.13μm工藝SiGe BiCMOS，可在雙極晶體管中添加650GHz信號(hào)和頻率約為其1/4的信號(hào)，從而產(chǎn)生100MHz頻帶IF信號(hào)。轉(zhuǎn)換增益為-13dB，噪聲指數(shù)為42dB。盡管電路的基本運(yùn)行仍在確認(rèn)，但該大學(xué)對(duì)650GHz頻率的挑戰(zhàn)值得一提。

從整體來(lái)看，各項(xiàng)技術(shù)的模擬數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均非常一致，令人感到毫米波頻帶技術(shù)設(shè)計(jì)精度的不斷提高。另外，受益于設(shè)計(jì)精度的提高，尤其是被動(dòng)元件設(shè)計(jì)的不斷進(jìn)步，正如序號(hào)為23.6、23.7及23.8所描述的那樣，與原來(lái)相比，對(duì)最大輸出功率的提高作出了貢獻(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)毫米波系統(tǒng)，雖然需要集成電路設(shè)計(jì)的進(jìn)步，但同樣需要包含封裝技術(shù)在內(nèi)的相關(guān)技術(shù)不斷進(jìn)步。與去年相同，今年也發(fā)布了很多片上評(píng)測(cè)技術(shù)，期待今后能夠發(fā)布更多包含封裝技術(shù)在內(nèi)的相關(guān)技術(shù)。