D-BAND AMPLIFIER IN SiGe BiCMOS WITH ENHANCED COMPRESSION PERFORMANCE

The never-ending demand of always higher and faster information transfer claims new wireless network infrastructures able to provide data-rates in the order of hundreds Giga bit per second (Gbps). To satisfy these requirements, research is moving toward integrated millimetre-wave HBT BiCMOS-based systems, working in D-Band (110-170 GHz). In the framework of the Horizon Europe KDT SHIFT Project, a two-stage D-Band amplifier in SiGe BiCMOS technology, with a bandwidth between 130 GHz and 175 GHz and a novel cascode biasing scheme, to enhance compression performance with respect to the state-of-art, is designed. For this amplifier, input, interstage and output signal matching networks are built with double-resonance matching networks while, between common emitter and common base stacked to form the cascodes, single resonance networks are employed. Passive components are modelled by means of electromagnetic simulations and the impedance matching is optimized with an iterative procedure. Average power gain of 18.5 dB over the required bandwidth is obtained togheter with minimum noise figure of 8 dB, an OP1dB of 7.14 dBm at 150GHz and DC power consumption of 39.4 mW. So, power efficiency of 13,2 % is reach, providing a great improvement compared to the state of art.

AMPLIFICATORE D-BAND IN SiGe BiCMOS CON PERFORMANCE INCREMENTATE SULLA COMPRESSIONE. La continua richiesta di un trasferimento di informazioni sempre più consistente e veloce necessita nuove infrastrutture di rete wireless in grado di fornire data rates nell’ordine di centinaia di Giga bit al secondo (Gbps). Per soddisfare questi requisiti, la ricerca si sta muovendo nella direzione di sistemi integrati a onde millimetriche basati sulla tecnologia HBT BiCMOS, funzionanti in banda D (110-170 GHz). Nell’ambito del progetto europeo Horizon KDT SHIFT, è stato progettato un amplificatore a due stadi in banda D in tecnologia SiGe BiCMOS, con una larghezza di banda compresa tra 130 GHz e 175 GHz e un nuovo schema di polarizzazione per il cascode al fine di migliorare le performance di compressione rispetto allo stato dell’arte. Per tale amplificatore, le reti di accoppiamento del segnale in input, tra gli stadi e in output sono state costruite con reti di matching a doppia risonanza mentre tra i common emitter e i common base che formano i cascode sono state utilizzate reti a singola risonanza. I componenti passivi sono stati modellati tramite l’uso di simulazioni elettromagnetiche e l’adattamento d’impedenza è stato ottimizzato con una procedura iterativa. E’ stato ottenuto un guadagno di potenza medio in banda pari a 18.5 dB insieme a una figura di rumore con valore minimo di 8 dB, OP1dB pari a 7.14dBm a 150GHz e un consumo di potenza pari a 39.4 mW. Quindi, è stata raggiunta un’efficienza di potenza del 13.2% che determina un netto miglioramento rispetto allo stato dell’arte.