近日，微电子科学与技术学院亓庚浈副教授课题组与澳门大学模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室麦沛然教授合作，在无线通信芯片研究方面取得重要进展，相关成果以《A BW-Extended 4th-Order Gain-Boosted N-Path Filter Employing a Switched gm-C Network》为题，正式发表于芯片设计领域国际顶级学术期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits(JSSC,DOI:10.1109/JSSC.2024.3389993)。亓庚浈副教授为该论文的第一作者，麦沛然教授为通讯作者。JSSC是芯片设计领域公认影响力最大、难度最高的国际顶级学术期刊之一，也是中科院JCR分区中芯片设计领域唯一的一区期刊，此前中山大学在JSSC上仅发表1篇论文。
随着无线通信技术的发展，在一个移动终端上集成多种通信模式已成为无线通信技术发展的重要趋势。为了克服不同模式间的抗干扰问题，多路径滤波器受到广泛关注。多路径滤波器不仅能够提供高Q值的带通滤波特性，同时具有中心频率可调谐的优点，非常适合应用于单片集成的多频段射频前端电路。然而，多路径滤波器无法同时实现较宽的通道带宽以及较高的邻道抑制。为解决此问题，课题组突破传统多路径滤波器架构的局限性，提出并验证了一种通带带宽扩展的增益增强型多路径滤波器结构。
图1：基于开关型跨导-电容技术的带宽拓展有源4阶滤波器的拓扑结构。
图2：基于65nm CMOS工艺的滤波器芯片。
该结构通过在两个开关电容网络中引入互相反相的多相位跨导单元的基带导纳技术，进而通过在输出端相减的方式实现了4阶滤波响应。此工作最大亮点为不仅提供了带内射频增益和高带通响应，还具有宽通带带宽和高线性度的特性。此外，射频增益由A/B类放大器提供，其偏置电压的可调节性有效提高了此有源滤波器的线性度。通过65nm CMOS工艺制造，滤波器的测试结果展示出，在0.5至1.5GHz射频范围内电压增益为10.7至12.7dB，噪声系数为5.3至6.2dB，并且在1GHz中心频率处展现出18.2dBm的带外三阶截点OB-IIP3和50MHz的通带带宽。滤波器的最终阻带抑制大于50dB，功耗为11.1至15.9mW，有效面积仅为0.083mm²。
