李 嵬，刘 杰，吕金杰，刘 军，苏国东,3

(1.中国电子科技集团公司信息科学研究院，北京 100086；2.杭州电子科技大学射频电路与系统教育部重点实验室，浙江 杭州 310018；3.毫米波国家重点实验室，江苏 南京 210096)

0 引 言

毫米波具有大带宽、波束窄、穿透力强等优点，极大推动了毫米波技术在通信、雷达、生物监测等领域的发展。基于W波段(75～110 GHz)研制的固态集成电路是毫米波应用技术的硬件基础，作为诸多固态集成电路模块之一的压控振荡器实现了直流信号到交流信号的转化，是毫米波通信系统本振电路、雷达系统信号产生电路中的核心器件。随着互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺技术的进步，CMOS晶体管的截止频率和最大振荡频率已达到赫兹频段(300 GHz～10 THz)，为毫米波压控振荡器的研制奠定了工艺基础，进一步推动硅基毫米波压控振荡器的研究及产业应用推广[1-3]。目前，硅基毫米波频段压控振荡器(Voltage Control Oscillator，VCO)在提升工作频率方面的研究主要集中在2个方面。一种是通过基波VCO的方式直接产生毫米波信号[1,4-5]，另外一种是将基波VCO产生的信号通过倍频的方式间接产生毫米波信号[2-3]。此外，还可以采用开关电感或开关电容的方式来拓展VCO的调谐范围。随着电路工作频率的提高，硅基无源器件的品质因子进一步降低，导致VCO相位噪声恶化；同时，调谐范围的提升对变容管的容值变化范围提出更高的要求，进一步恶化了基波VCO的相位噪声。因此，在确保VCO电路具有适中调谐范围的前提下，提升毫米波基波VCO电路的相位噪声具有一定的难度和挑战。……