Abstract
In this paper, RF and IF circuits for mobile terminals which have usually been implemented using expensive BiCMOS processes are designed using CMOS circuits, and a Tx CMOS RF/IF single chip for PCS applications is designed. The designed circuit consists of an IF block including an IF PLL frequency synthesizer, an IF mixer, and a VGA and an RF block including a SSB RF mixer and a driver amplifier, and performs all transmit signal processing functions required between digital baseband and the power amplifier. The phase noise level of the designed IF PLL frequency synthesizer is -114dBc/Hz@100kHz and the lock time is less than $300{\mu}s$. It consumes 5.3mA from a 3V power supply. The conversion gain and OIP3 of the IF mixer block are 3.6dB and -11.3dBm. It consumes 5.3mA. The 3dB frequencies of the VGA are greater than 250MHz for all gain settings. The designed VGA consumes 10mA. The designed RF block exhibits a gain of 14.93dB and an OIP3 of 6.97dBm. The image and carrier suppressions are 35dBc and 31dBc, respectively. It consumes 63.4mA. The designed circuits are under fabrication using a $0.35{\mu}m$ CMOS process. The designed entire chip consumes 84mA from a 3V supply, and its area is $1.6㎜{\times}3.5㎜$.
본 논문에서는 기존에 값비싼 BiCMOS 공정으로 주로 구현되던 이동통신 단말기용 RF단 및 IF단 회로들을 CMOS 회로로 설계하고, 최종적으로 PCS 대역 송신용 CMOS RF/IF 단일 칩을 설계하였다. 설계된 회로는 IF PLL 주파수합성기, IF Mixer, VGA등을 포함하는 IF 단과, SSB RF Mixer 블록과 구동 증폭기를 포함하는 RF 단으로 구성되며, 디지털 베이스밴드와 전력증폭기 사이에 필요한 모든 신호처리를 수행한다. 설계된 IF PLL 주파수합성기는 100kHz의 옵셋 주파수에서 -114dBc/Hz의 위상잡음 특성을 보이며, lock time은 $300{\mu}s$보다 작고, 3V 전원에서 약 5.3mA의 전류를 소모한다. IF Mixer 블록은 3.6dB의 변환이득과 -11.3dBm의 OIP3 특성을 보이며, 3V 전원에서 약 5.3mA의 전류를 소모한다. VGA는 모든 이득 설정시 3dB 주파수가 250MHz 보다 크며, 약 10mA의 전류를 소모한다. 설계된 RF단 회로는 14.93dB의 이득, 6.97dBm의 OIP3, 35dBc의 image 억압, 31dBc의 carrier 억압 등의 특성을 보이며, 약 63.4mA의 전류를 소모한다. 설계된 회로는 현재 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 IC 제작 중에 있다. 전체 칩의 면적은 $1.6㎜{\times}3.5㎜$이고 전류소모는 84mA이다.
