Abstract
In this paper, a new six-port direct conversion receiver for high-speed multi-band multi-mode wireless communication system such as software defined radio(SDR) is proposed. The designed receiver is composed of two CMOS four-port BPSK receivers and a dual-band one-stage polyphase filter for quadrature LO signal generation. The four-port BPSK receiver, implemented in 0.18 ${\mu}m$ CMOS technology for the first time in microwave-band, is composed of two active combiners, an active balun, two power detector, and an analog decoder. The proposed polyphase filter adopt type-I architecture, one-stage for reduction of the local oscillator power loss, and LC resonance structure instead of using capacitor for dual-band operation. In order to extent the operation RF bandwidth of the proposed six-port receiver, we include I/Q phase and amplitude calibration scheme in the six-port junction and the power detector. The calibration range of the phase and amplitude mismatch in the proposed calibration scheme is 8 degree and 14 dB, respectively. The validity of the designed six-port receiver is successfully demonstrated by modulating M-QAM, and M-PSK signal with 40 Msps in the two-band of 900 MHz and 2.4 GHz.
본 논문에서는 software defined radio(SDR) 기반의 고속의 다중 모드, 다중 대역을 위한 새로운 six-port 직접변환 수신기를 제안한다. 설계한 수신기는 2개의 CMOS four-port BPSK 수신기와 직교 LO 신호 발생을 위한 이중 대역 1단 polyphase 필터로 구성되어 있다. 0.18 ${\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 마이크로파 대역에서 처음으로 개발한 four-port 수신기는 두 개의 능동 결합기, 능동 발룬, 두 개의 전력 검출기 및 아날로그 디코더로 구현되어 있다. 제안한 polyphase 필터는 type-I 구조를 선택하였으며, LO 신호의 전력 손실을 줄이기 위하여 1단으로 구현 하였고, 커패시터를 사용하는 것 대신하여 LC 공진구조를 적용하여 이중 대역 동작을 구현하였다. 제안한 sixport 수신기의 RF 가용범위를 확장하기 위하여, six-port junction과 전력 검출기에 I/Q 위상 및 크기를 보정하는 회로를 추가하였다. 제안한 회로에서 위상과 크기 부정합의 보정 범위는 각각 8도와 14 dB이다. 제작한 six-port 수신기는 이중 대역인 900 MHz와 2.4 GHz 대역에서 M-QAM, M-PSK의 40 Msps의 변조 신호를 성공적으로 복조하였다.
