Low-loss on-chip resonators enabling high-performance amplifiers and oscillators

低损耗片上谐振器可实现高性能放大器和振荡器

基本信息

项目摘要

Millimeter-wave techniques increasingly find applications in the areas of communications, radar and imaging. This trend is primarily driven by the development of very fast yet inexpensive semiconductor technologies. The evolution towards even higher frequencies is continuing. The advancement of interconnect, antenna and packaging technology legs somewhat behind. These technologies require high mechanical precision, causing high cost, and typically result in significant signal loss. For wireless transmitters, the loss accumulated between the last active element and the air interface results in poor energy efficiency. For oscillators, high-loss on-chip components result in poor phase-noise compromising overall system performance. This project aims to develop and demonstrate a technology enabling highest-efficiency transmitters and lowest phase-noise oscillators by employing on-chip spherical dielectric resonators operating in low-loss higher-order resonance modes. Specifically, implementing an efficient coupling of the dielectric resonator to on-chip circuitry, several innovative circuits operating at 100 GHz will be demonstrated, including: efficient transmit amplifier, four-to-one lowest-loss power combining (for transmit amplifiers), lowest phase-noise voltage-controlled oscillators and free-running oscillators. The expected performances will be well beyond those of known circuits.
毫米波技术在通信、雷达和成像领域的应用越来越多。这一趋势主要是由非常快速但廉价的半导体技术的发展所推动的。朝向更高频率的进化仍在继续。互连、天线和封装技术的进步有些落后。这些技术需要高机械精度,导致高成本,并且通常导致显著的信号损失。对于无线发射器,最后一个有源元件与空中接口之间累积的损耗导致较差的能量效率。对于振荡器,高损耗片内元件会导致相位噪声较差,从而影响整体系统性能。本项目旨在开发和展示一种技术,通过采用在低损耗高阶谐振模式下工作的片上球形介质谐振器,实现最高效率的发射机和最低相位噪声的振荡器。具体来说,实现一个有效的耦合的介质谐振器片上电路,几个创新的电路工作在100 GHz的将被证明,包括:高效的发射放大器,四比一最低损耗功率组合(发射放大器),最低相位噪声压控振荡器和自激振荡器。预期的性能将远远超出已知电路的性能。

项目成果

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