Abstract
Two Ka-band 3-stage power amplifiers were designed and fabricated using $0.18-{\mu}m$ CMOS technology. For low loss matching networks for the amplifiers, two substrate-shielded transmission line structures, having good modeling accuracy up to 40 GHz were used. The measured insertion loss of substrate-shielded microstrip-line (MSL) was 0.5 dB/mm at 27 GHz. A 3-stage CMOS amplifier using substrate-shielded MSL achieved a 14.7-dB small-signal gain and a 14.5-dBm output power at 27 GHz in a compact chip area of 0.83$mm^2$. The measured insertion loss of substrate-shielded coplanar waveguide (CPW) was 1.0 dB/mm at 27 GHz. A 3-stage amplifier using substrate-shielded CPW achieved a 12-dB small-signal gai and a 12.5-dBm output power at 26.5 GHz. This results shows a potential of CMOS technology for low cost short-range wireless communication components and system.
[ $0.18-{\mu}m$ ] CMOS공정을 이용하여 근거리 무선통신(22-29 GHz)에서 응용할 수 있는 전력증폭기를 설계하였다. 전도성 기판에 의한 손실을 줄이기 위해서 기판 차폐된 두 가지 형태의 전송선로를 설계하고, 40 GHz 까지 측정 및 모델링하였다. 기판 차폐 microstrip line (MSL) 전송선로의 경우 27 GHz에서 약 0.5 dB/mm의 삽입손실을 나타내었다. 기판 차폐 MSL 구조를 이용한 전력증폭기는 0.83$mm^2$의 비교적 작은 면적을 차지하면서도 27 GHz에서 14.7 dB의 소신호 이득과 14.5 dBm의 출력을 나타내었다. 기판 차폐 coplanar waveguide (CPW) 전송선로의 경우 27 GHz에서 약 1.0 dB/mm 삽입손실을 나타내었으며, 이를 이용한 전력증폭기는 26.5 GHz에서 12 dB의 소신호 이득과 12.5 dBm의 출력을 나타내었다. 본 논문의 결과는 $0.18-{\mu}m$ CMOS공정을 이용한 저가격의 근거리 무선통신 시스템을 구현할 수 있는 가능성을 제시한다.