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我院叶大蔚团队在集成电路设计顶级期刊JSSC发表毫米波振荡器重要研究成果
1 周前
近日，我院叶大蔚课题组在固态电路领域国际顶级期刊《IEEE Journal of Solid-State Circuits》（JSSC）上发表了题为“采用磁互阻技术的串联谐振压控振荡器分析与设计”的研究论文。该成果曾首发于2025 IEEE VLSI技术研讨会，受到学术界与工业界广泛关注，随后受邀以长文形式投稿至JSSC特刊详述核心理论、设计方法与实验验证，现已顺利接收。这也是学院首个同时在VLSI和JSSC上发表的工作。毫米波频段频率生成的频谱纯度是5G及未来通信系统的技术难点。针对毫米波频段压控振荡器（VCO）在低相位噪声、低功耗及紧凑面积之间难以平衡的挑战，论文提出基于磁互阻（MMR）的新型串联谐振VCO（SR-VCO）架构。该架构利用单变压器原边和副边耦合，通过控制电流间90°相位偏移，在谐振腔中产生两个等效电阻（即MMR）。这种电阻由磁耦合产生，既能显著增强谐振腔等效阻抗以降低核心电流和功耗，又不会像实物电阻那样产生热噪声并损耗Q值。基于该原理设计的SR-VCO具有功耗降低、低相位噪声、高集成度等优势。功耗方面，MMR增大了谐振腔阻抗，在不降低Q值的前提下，显著降低了核心功耗，相较于传统串联谐振振荡器降低约1个数量级。低相位噪声方面，论文深入分析了磁互电阻对脉冲敏感函数（ISF）的影响，通过降低ISF幅度，MMR有效抑制了有源器件噪声，实现了极低的相位噪声性能，在27.78GHz频率处达到了-120.09 dBc/Hz (@1MHz offset)，达到国际领先水平。高集成度方面，由于仅采用一个变压器，该结构相比于其他多核振荡器面积显著降低（仅0.06mm²），同时达到相当或者更优的相位噪声性能。论文第一作者为博士一年级学生陈路阳，通信作者为叶大蔚研究员。
