Abstract
This paper reviews the research on silicon based phased array system operating from microwave to millimeter wave frequencies. First, the design of phase shifter using CMOS technology is presented. The passive phase shifter is applied to the transmit/receive module from one to 16 channel in a single chip. The 35 GHz 4-element T/R module consumes less than 200 mW both transmit and receive modes. The architecture can extend to 16-channel operating at 44 GHz, thereby improving transmit power and linearity. The Ku-band 2-antenna 4-element receiver was developed using active phase shifter based on vector sum method. It is important to minimize coupling between beams because the chip contains four independent beams. The method of coupling is presented and verified.
본 논문에서는 최근 실리콘 기반의 소자를 이용하여 microwave 대역에서 millimeter wave 대역까지 동작하는 위상 배열 시스템 개발에 관한 연구를 리뷰하고자 한다. 우선 위상 배열 시스템의 중요한 부품인 위상 변위기를 CMOS 공정을 이용한 설계 방법에 대해 논의한다. 그리고 수동형 위상 변위기를 송수신 모듈에 적용하여 한 채널에서 16 채널까지 확장하여 실리콘 칩에 구현을 하였다. 35 GHz 대역에서 동작하는 4 채널 송수신 칩은 200 mW 이하의 저전력 성능을 보여주었다. 또한, 44 GHz 대역에서 16 channel로 확장하여 송신 출력과 선형성을 향상시킬 수 있었다. 능동형 위상 변위기는 Ku band 대역에서 동작하는 2-antenna 4-beam 수신기에 적용하였다. 한 칩에서 4개의 서로 다른 방향의 신호가 존재함으로 신호 간의 커플링을 최소화 하는 방법을 소개하고, 이를 측정을 통해 검증하였다.
