CMOS超宽带射频前端关键芯片取得突破性进展

    超宽带(UWB)是应用于无线个域网(WPAN)的短距离、高速率无线通信技术，其传输速率可以达到480Mbps甚至更高，主要用于无线USB、数字家庭等消费类电子领域，拥有巨大的市场前景。2004年，美国联邦通信委员会(FCC)将3.1—10.6GHz频段划归为UWB的民用频段，此后无论是学术界还是工业界都对UWB技术投入了大量的研究力量。

    我国在UWB领域也投入了一定的研究，先后得到了国家863、国家自然科学基金等项目的支持。然而国内的研究多集中在系统验证、电磁兼容分析等方面，针对UWB芯片尤其是射频芯片的研究尚属空白。中国科学院微电子研究所作为中国无线个域网标准组(C—WPAN)的成员单位，为中国UWB标准的制定提供了频谱规划和物理信道划分方面的建议，并及时掌握了目前我国UWB频谱的规划现状。目前，信息与工业化部已经在其网站上对我国UWB的预开放频段进行公示，公示频段包含了低频段的4.2—4.8GHz，和高频段的6—9GHz，UWB在中国的频谱开放和市场开发已经为期不远。

    在中国科学院青年创新基金和微电子所所长基金的支持下，中国科学院微电子研究所微波器件与集成电路研究室（四室）针对中国UWB将开放的高频段6—9GHz开展了射频集成电路设计研究，采用0.18um RFCMOS工艺一次流片即测试成功了以下几款关键核心电路：1、3.9—4.9GHz锁相环式频率综合器芯片：该频率综合器中的VCO振荡频率可以覆盖3.9—4.9GHz，可以在该范围内实现频率的精确锁定，相位噪声小于—95dBc/Hz@1MHz offset，参考杂散小于—40dBc；2、6.5—7.2GHz 压控振荡器芯片：该VCO的频率调谐范围达到700MHz，相位噪声小于—90dBc/Hz@1MHz offset；3、6—9GHz低噪声放大器芯片：该LNA在6—9GHz的范围内增益大于18dB，S11、S22均小于—10dB；4、6—9GHz下变频器芯片：该电路可以将6—9GHz的超宽带射频信号下变频至模拟基带信号，变频增益大于5dB。

    目前基于CMOS工艺的射频集成电路产品多集中在4GHz以下频段，主要包括了2G、3G的移动通信、GPS等系统，而C—X波段的基于CMOS工艺的射频芯片尚处于研究开发阶段，本次流片成功的6—9GHz核心射频芯片不仅为中国科学院微电子研究所在UWB领域抢占国内市场抢占了先机，而且为基于CMOS工艺的C—X波段射频集成电路开发进行了有效的探索性研究。

3.9—4.9GHz锁相环式频率综合器测试频谱图

6—9GHz超宽带频率综合器芯片照片