Design of 5.0GHz Wide Band RF Frequency Synthesizer for USN Sensor Nodes

This paper describes implementation of the 5.0GHz RF frequency synthesizer with $0.18{\mu}m$ silicon CMOS technology being used as an application of the IEEE802.15.4 USN sensor node transceiver modules. To get good performance of speed and noise, design of the each module like VCO, prescaler, 1/N divider, fractional divider with ${\Sigma}-{\Delta}$ modulator, and common circuits of the PLL has been optimized. Especially to get good performance of speed, power consumption, and wide tuning range, N-P MOS core structure has been used in design of the VCO. The chip area including pads for testing is $1.1*0.7mm^2$, and the chip area only core for IP in SoC is $1.0*0.4mm^2$. Through comparing and analysing of the designed two kind of the frequency synthesizer, we can conclude that if we improve a litter characteristics there is no problem to use their as IPs.

USN 센서노드용 50GHz 광대역 RF 주파수합성기의 설계

IEEE802.15.4 체계의 USN 센서노드 무선통신부에 내장하기 위한 5.0GHz 광대역 RF 주파수 합성기를 $0.18{\mu}m$ 실리콘 CMOS 기술을 이용하여 설계하였다. 고속 저잡음 특성을 얻기 위하여 VCO, 프리스케일러, 1/N 분주기, ${\Sigma}-{\Delta}$ 모듈레이터 분수형 분주기, PLL 공통 회로 등의 설계 최적화에 중점을 두고 설계하였으며, 특히 VCO는 N-P MOS 코어 구조 및 12단 캡 뱅크를 적용하여 고속 저전력 및 광대역 튜닝 범위를 확보하였다. 설계된 칩의 크기는 $1.1*0.7mm^2$이며, IP로 활용하기 위한 코어 부분의 크기는 $1.0*0.4mm^2$이다. 2가지 종류의 주파수합성기를 설계한 다음 모의실험을 통하여 비교 분석해 본 결과 일부 특성만 개선한다면 IP로써 사용하는데 문제가 없을 것으로 나타났다.