Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

A 3-5GHz frequency band Programmable Impulse Radio UWB Transmitter

3-5 GHz 대역 중심 주파수 변환이 가능한 프로그래머블 임펄스 래디오 송신기

  • 한홍걸 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 김태욱 (연세대학교 전기전자공학부)
  • Received : 2012.03.02
  • Accepted : 2012.05.23
  • Published : 2012.06.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper has proposed a 3~5 GHz IR-UWB low power transmitter for range detection application. Proposed transmitter which has been implemented in a $0.13{\mu}m$ CMOS technology is all digital circuit that consist of simple digital logic. this feature insure low complexity and low power consumption. In addition, center frequency can be changed by adopting voltage controlled delay cell for avoiding existing another radio frequency in UWB low band. Proposed circuit consume only 10pJ/b from 1.2 V supply voltage. The simulation results show 3.3~4.3 GHz center frequency controllability, -51 dBm/MHz maximum output power and is satisfied with FCC regulation.

이 논문은 3~5 GHz의 동작 주파수 대역을 지닌 임펄스 래디오 저전력 거리탐지용 송신기 설계에 관한 연구이다. 제안하는 송신기는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 모든 부분을 간단한 디지털 로직으로 설계함으로써 회로 구현의 복잡도를 줄이고 낮은 전력 소모를 지닌다. 특히, UWB의 낮은 대역에서 기존의 무선 통신과의 간섭을 회피하기 위하여 중심 주파수 조절이 가능하도록 전압으로 지연 시간을 조절할 수 있는 지연 회로를 통해 주파수 변환을 적용하였다. 본 논문에서 제안하는 송신기는 1.2 V 공급 전압으로부터 10pJ/b 만의 에너지를 소모하며, 모의 실험 결과 3~5 GHz UWB 대역에서 3.3 GHz에서 4.3 GHz까지 중심 주파수 조절이 가능하며, 출력 파워는 최대 -51 dBm/MHz를 지니며, FCC 규제를 만족한다.

Keywords

References

  1. 이순우, 박영진, 강지명, 김용화, 김관호 "무선 센서 네트워크 응용을 위한 초광대역 임펄스 통신용 저복잡도, 전전력 베이스밴드 트랜시버" 대한전자공학회 전자공학회논문지, 제45권 TC편, 제7호 38-44쪽, 2008년 7월
  2. 이순우, 박영진, 김관호 "다중 경로 환경에 적합한 저전력 저복잡도의 IR-UWB 수신기 설계 및 구현" 대한전자공학회 전자공학회논문지-TC pp. 24-30 제44권 제6호 2007년 6월
  3. B. Xu et al., "Power-efficient switching-based CMOS UWB transmitters for UWB communications and radar systems," IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 54, no. 8, pp. 3271-3277, Aug. 2006. https://doi.org/10.1109/TMTT.2006.877830
  4. T. Terada et al., "A CMOS ultra-wideband impulse radio transceiver for 1-Mb/s data communications and +2.5-cm range finding," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 41, no. 4, pp. 891-898, Apr. 2006. https://doi.org/10.1109/JSSC.2006.870760
  5. V. Kulkarni et al., "A 750 Mb/s, 12 pJ/b, 6-to-10 GHz CMOS IR-UWB transmitter with embedded on-chip antenna," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 44, no. 2, pp. 394-403, Apr. 2009. https://doi.org/10.1109/JSSC.2008.2011034
  6. 윤영근, 황택진, 홍헌진, "전파자원의 효율적 이용을 위한 제도 및 기술 동향," 전자통신동향분석, 제21권 제4호, 70-79쪽, 2006년 8월
  7. D. D. Wentzloff et al., "A 47 pJ/pulse 3.1-to5 GHz all-digital UWB transmitter in 90 nm CMOS," IEEE ISSCC Dig. Tech. Papers, pp. 118-119 Feb. 2007.