基于CMOS工艺的150 GHz正交外差探测器电路设计

作者：徐雷钧; 谢志健; 白雪; 孟少伟

来源：太赫兹科学与电子信息学报, 2022, 20(10): 1000-1031.

• 互补金属氧化物半导体(CMOS)
• 太赫兹
• 正交
• 外差
• 功分器

传统太赫兹探测器仅能获取信号幅值信息，为此提出一种正交外差混频结构，可同时获得信号的幅值、相位和极化信息，有效提升探测器的灵敏度和信息量。该探测器基于40 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺，在传统吉尔伯特双平衡混频结构的开关级与跨导级之间串联电感，输出级联cascode中频放大器，进一步提高探测器响应电压。经过仿真优化，该探测器在-50 dBm射频功率，0 dBm本振功率条件下，1 GHz中频信号的电压响应度为1 100 kV/W，噪声等效功率为26.8 fW/Hz1/2，输出波形显示了良好的正交性。同时，设计了一个1∶8层叠式功分器用于分配本振功率，在150 GHz频率处，该功分器的插入损耗约为5 dB，四路差分输出信号的幅值差为0.8～1.2 dB，相位差为0.4°～1.7°。

• 单位
  江苏大学