2008/9/19低インピーダンス伝送線路を用いたミリ波帯VCOの低雑音化の検討*東京工業(yè)大學(xué)工學(xué)部電気電子工學(xué)科**東京工業(yè)大學(xué)大學(xué)院理工學(xué)研究科○野見(jiàn)山

陽(yáng)*,チャイヴィパースウィン**,

岡田健一**,松澤昭**內(nèi)容背景位相雑音伝送線路スローウェーブ構(gòu)造TL-VCOまとめ背景無(wú)免許で使用する事が可能なため、60GHz帯の高速無(wú)線通信が注目されている。IEEE802.15.3cで規(guī)格されている6Gbpsの高速無(wú)線通信で16QAM変調(diào)を用いる。位相雑音は要求を満たしていない

[1][1]N.Guo,etal.,EURASIP2007位相雑音位相雑音を改善するためにはQ値と信號(hào)電力Psigを大きくする必要がある。しかしQ値の改善には製造プロセス上の制約から限界があるので信號(hào)電力の増加により位相雑音を改善する。[2][2]

A.HajimiriandT.H.Lee,IEEEJSSC,1998.K:ボルツマン定數(shù)T:絶対溫度Psig:信號(hào)電力f0:発振周波數(shù)⊿f:オフセット周波數(shù)Q:共振器のQ値信號(hào)電力バイアス電流を増加?信號(hào)電力増大?電圧振幅も増大電圧振幅はgmの確保できる範(fàn)囲でしか大きくできない同じ電圧振幅でも特性インピーダンスが小さい方が信號(hào)電力は大きくできる共振器に伝送線路を用い、特性インピーダンスを下げることで位相雑音を改善するI

bias

:バイアス電流RP

:共振時(shí)の並列抵抗Z

:伝送線路の特性インピーダンスYin:伝送線路の入力アドミタンスVamp

:電圧振幅伝送線路Q:伝送線路のQ値QL:インダクタンスのQ値QC:キャパシタンスのQ値Z:特性インピーダンスR:伝送線路の抵抗L:伝送線路のインダクタンスC:伝送線路のキャパシタンスω:角周波數(shù)信號(hào)線とGNDのGAP20um信號(hào)線の幅とパラメータ(R,L,C)60GHzにおける伝送線路の各パラメータと幅の関係をシミュレーションをした。幅を拡げた場(chǎng)合R→DownL→DownC→Up伝送線路のQとZ幅を拡げることでQ値を良くしながら特性インピーダンスを下げられることを確認(rèn)プロセス上の制約から大きく幅を拡げられないスローウェーブ構(gòu)造通常のスローウェーブ構(gòu)造とはLを大きくとるためにベタGNDの代わりに金屬のスリットを入れる手法である[3]本研究では応用しベタGNDの上に金屬のスリットを入れて電磁界シミュレーションを行ったスリットはうず電流を発生させない[3]T.S.DCheung,etal.,IEEEJSSC2006

先ほどの伝送線路にスローウェーブ構(gòu)造を応用する信號(hào)線の幅スリット幅スリットまでの高さH

30um

1um

6.25umスリットの密度とパラメータ※スリット密度=スリット本數(shù)×幅伝送線路の長(zhǎng)さ×100特性インピーダンスとQ値スローウェーブ構(gòu)造を応用することによりQ値の劣化なく特性インピーダンスを下げられることを電磁界シミュレーションで確認(rèn)TL-VCO特性インピーダンス100Ωと40Ωの理想伝送線路を用いてシミュレーションを行った。60GHzでの発振を想定※90nCMOSプロセスを用いて設(shè)計(jì)l=90nmw=6umm=4特性インピーダンスと位相雑音バイアス電流を大きくしていくと低い特性インピーダンスの伝送線路の方が位相雑音は小さくなる同じ電圧振幅で比較すると低い特性インピーダンスの方が常に位相雑音は小さいことを確認(rèn)消費(fèi)電力は0.84mW増加するが位相雑音を約1.3dB改善できることを確認(rèn)したオフセット周波數(shù)：1MHzまとめスローウェーブ構(gòu)造を応用した伝送線