Amplificatore di potenza a percorso singolo e PA combinato in potenza a due percorsi progettati in tecnologia FD-SOI a 28-nm

This thesis presents two W-band power amplifiers (PAs) for automotive radar applications. They were designed in a 28-nm FD-SOI CMOS technology with a transition frequency of around 270 GHz and a standard back end-of-line. The circuits adopt a pseudo-differential topology with coupling transformers, which allow both compact matching networks and layout-optimized inter-stage interconnections. The first design is a single-path PA which is able to deliver a saturated output power as high as 13.5 dBm at 77 GHz with a power-added efficiency of 14.5 %, while using a power supply as low as 1 V. The linear power gain is 26.5 dB and the power consumption 150 mW. The second one is a two-path power-combined PA which is able to deliver a saturated output power as high as 16.7 dBm at 77 GHz with a power-added efficiency of 16.7 %, while using 2-V power supply. The linear power gain is 28 dB and the power consumption 270 mW.

Questa tesi presenta due amplificatori di potenza (PA) in banda W per applicazioni radar automobilistiche. Essi sono stati progettati in una tecnologia FD-SOI CMOS da 28-nm con una frequenza di transizione di circa 270 GHz e un back end-of-line standard. I circuiti adottano una topologia pseudo-differenziale con trasformatori di accoppiamento, che consentono sia reti di accoppiamento compatte che interconnessioni tra stadi ottimizzate per il layout. Il primo progetto è un PA a percorso singolo che è in grado di fornire una potenza di uscita saturata fino a 13,5 dBm a 77 GHz con un'efficienza di potenza aggiunta del 14,5%, utilizzando un'alimentazione a partire da 1 V. Il guadagno di potenza lineare è 26,5 dB e il consumo energetico 150 mW. Il secondo è un PA combinato di potenza a due percorsi che è in grado di fornire una potenza di uscita satura fino a 16,7 dBm a 77 GHz con un'efficienza di potenza aggiunta del 16,7%, utilizzando un'alimentazione a 2 V. Il guadagno di potenza lineare è di 28 dB e il consumo energetico di 270 mW.