A Study on Design and Fabrication of High Isolation W-band MIMIC Single-balanced Mixer

In this paper, a high LO-RF isolation W-band MIMIC single-balanced mixer was designed and fabricated using a branch line coupler and a ${\lambda}/4$ transmission line. The W-band MIMIC single-balanced mixer was designed using the $0.1\;{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT diode. The fabricated MHEMT was obtained the cut-off frequency($f_T$) of 154 GHz and the maximum oscillation frequency($f_{max}$) of 454 GHz. The designed MIMIC single-balanced mixer was fabricated using $0.1\;{\mu}m$ MHEMT MIMIC process. From the measurement, the conversion loss of the single-balanced mixer was 12.8 dB at an LO power of 8.6 dBm. P1 dB(1 dB compression point) of input and output were 5 dBm and -8.9 dBm, respectively. The LO-RF isolations of single-balanced mixer was obtained 37.2 dB at 94 GHz. We obtained in this study a higher LO-RF isolation compared to some other balanced mixers in millimeter-wave frequencies.

높은 격리도 특성의 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기의 설계 및 제작 연구

본 논문에서는 branch line coupler와 ${\lambda}/4$ 전송라인을 이용한 94 GHz 발룬 회로를 설계하였고, 이를 이용하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 갖는 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기를 개발하였다. 혼합기는 $0.1\;{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT 다이오드를 적용하였다. 혼합기에 사용된 MHEMT는 전류이득차단 주파수가 154 GHz, 최대공진 주파수 특성이 454 GHz의 특성을 나타내었다. 제작된 혼합기의 특성 측정 결과 LO 입력 전력이 8.6 dBm일 때 12.8 dB의 변환 손실 특성을 나타내었으며, 입력 및 출력 P1 dB는 각각 5 dBm, -8.9 dBm의 특성을 나타내었다. 또한 LO-RF 격리도 특성은 94 GHz에서 37.2 dB로 높은 격리도 특성을 나타내었다. 격리도 특성을 고려할 때, 본 논문에서 설계 및 제작된 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기는 기존의 밀리미터파 대역 혼합기와 비교하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 나타내었다.