Cryogenic Noise-Parameter Measurement and the Design of Cryo-CMOS Circuits
Notice bibliographique
Résumé
In this thesis, research into the application of cryogenic-CMOS (cryo-CMOS) circuits for radio astronomy and quantum computing are discussed. The thesis consists of three contributions to the field of CMOS circuit design and measurement:1) a fully-automated cryogenic noise-parameter measurement system,2) the design and verification of a radio-astronomy-grade cryo-CMOS low-noise amplifier (LNA) for the Dominion Radio Astrophysics Observatory (DRAO) synthesis telescope in Penticton, British Columbia, Canada, and3) a noise-matched low-power oscillator architecture for quantum computing applications.The three contributions are discussed in detail and unique problems associated with cryogenic design and measurement are discussed. The cryogenic noise-parameter measurement system enables the characterization of low-noise amplifiers for radio astronomy and quantum computing applications. The system iscapable of measuring noise parameters of LNAs at temperatures from 15K to 325K for frequencies up to 6 GHz and achieves a noise-temperature uncertainty of less than 1 K. The designed cryo-CMOS LNA operates at 20K over a frequency band of 0.9-to-1.8 GHz and achieves an average noise temperature of 5.4 K, an average gain of 37.2 dB, and an input return loss of better than 10 dB while consuming 115mW of power. This shows that CMOS can achieve comparable RF performance to exotic technologies at cryogenic temperatures. The designed oscillator topology uses LNA design procedures to break the trade off between power consumption and phase noise. The oscillator oscillates at 10.74GHz and achieves a 6 dB improvement in phase noise and figure of merit as compared to a traditional cross-coupled LC oscillator. The circuit consumes 980 ?W of power, and achieves a phase noise of -115.5 dBc/Hz at 1-MHz offset resulting in a figure of merit of 196.4 dBc/Hz. The research that makes up this thesis led to advancements that will enable the characterization of CMOS devices and circuits at cryogenic temperatures for RF applications. These advancements will create opportunities for the development of high sensitivity receivers.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».