High LO-RF Isolation W-band MIMIC Single-balanced Mixer

In this paper, 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 simulation results of the designed 94 GHz balun show return loss of -27.9 dB, coupling of -4.26 dB, and thru of -3.77 dB at 94 GHz, respectively. The isolation and phase difference were 23.5 dB and $180.2^{\circ}$ at 94 GHz. 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(fT) of 189 GHz and the maximum oscillation frequency(fmax) of 334 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 23.1 dB at an LO power of 10 dBm. Pl dB(1 dB compression point) of input and output were 10 dBm and -13.9 dBm respectively. The LO-RF isolations of single-balanced mixer was obtained 45.5 dB at 94.19 GHz. We obtained in this study a higher LO-RF isolation compared to some other balanced mixers in millimeter-wave frequencies.

높은 LO-RF 격리 특성의 W-band MIMIC Single-balanced 믹서

본 논문에서는 branch line coupler과 $\lambda$/4 전송라인을 이용하여 W-band MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) single-balanced 믹서를 설계 및 제작하였다. Single-balanced 믹서의 설계를 위해 branch line coupler와 $\lambda$/4 전송라인 이용한 94 GHz 발룬 회로를 설계하였으며, 시뮬레이션 결과 94 GHz에서 반사계수는 -27.9 dB를 얻었으며, coupling은 4.26 dB, thru 특성은 -3.77 dB의 결과를 얻었다. 격리도와 위상차는 94 GHz에서 각각 23.5 dB 및 $180.2^{\circ}$의 결과를 얻었다. MIMIC single-balanced 믹서는 0.1 $\mu$m InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor) 다이 오드를 이용하여 설계 및 제작되었다. 제작된 MHEMT는 fT는 189 GHz, fmax는 334 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 설계된 믹서는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용해 제작되었다. 94 GHz MIMIC single-balanced 믹서의 측정결과 변환손실 특성은 94 GHz에서 23.1 dB의 특성을 나타내었으며, 입력 Pl dB는 10 dBm, 출력 Pl dB는 -13.9 dBm의 결과를 얻었다. Single-balanced 믹서의 LO-RF 격리도는 94.19 GHz에서 45.5 dB의 높은 LO-RF 격리도 특성을 나타내었다. 본 논문에서 설계 및 제작된 W-band MIMIC Single-balanced 믹서는 기존의 밀리미터파 대역 믹서와 비교하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 나타내었다.