Abstract
This paper presents a novel balanced mixer receiver front-end design based on a metamaterial structure applicable to differential-/common-mode excitation. This metamaterial structure functions as a leaky-wave antenna and provides in-trinsic common-mode suppression. Low LO leakage and high RF to LO isolation are achieved without additional filters for LO and RF paths. The metamaterial is based on a unit-cell which under a differential-mode excitation behaves like a composite right/left-handed(CRLH) metamaterial. In contrast, the metamaterial unit-cell is below cut-off under a common-mode excitation. Experimental results are used to verify the proposed metamaterial's differential-/common-mode characteristics. The metamaterial is integrated with a balanced mixer design resulting in an operation frequency range of $1.96{\sim}2.40$ GHz with an optimum mixer conversion loss of 21.1 dB at 2,4 GHz.
본 논문은 차동과 공통 모드로 동작하는 메타 재질 구조를 바탕으로 평형 믹서 수신기를 제안한 것이다. 이 메타 재질 구조는 리키 웨이브 안테나로 동작하며, 순수 공통 모드는 억압한다. 이러한 특성은 낮은 LO 누설전력과 높은 RF-LO 고립도를 갖고 있어 LO과 RF 경로에 추가적인 여파기가 필요로 하지 않는다. 이 메타 재질은 차동 모드 동작에서는 Composite Right/Left-Handed(CRLH) 메타 재질처럼 동작하고, 공통 모드에서는 차단되는 성질을 갖는 단위 셀을 기초로 설계하였다. 제안된 메타 재질의 차동과 공통 모드 특성은 실험 결과를 통하여 증명하였다. 메타 재질을 이용한 수신기는 $1.96{\sim}2.40$ GHz의 주파수 범위에서 동작하는 안테나와 평형 믹서를 집적화시켜 제작하였고, 2.4 GHz에서 21.1 dB의 믹서의 변환 손실을 얻었다.
