Broadband LTCC Receiver Module for Fixed Communication in 40 GHz Band

This paper presents how to design and implement a very compact, cost effective and broad band receiver module for IEEE 802.16 FWA(Fixed Wireless Access) in the 40 GHz band. The presented receiver module is fabricated in a multi-layer LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic) technology with cavity process to achieve excellent electrical performances. The receiver consists of two MMICs, low noise amplifier and sub-harmonic mixer, an embedded image rejection filter and an IF amplifier. CB-CPW, stripline, several bond wires and various transitions to connect each element are optimally designed to keep transmission loss low and module compact in size. The LTCC is composed of 6 layers of Dupont DP-943 with relative permittivity of 7.1. The thickness of each layer is 100 um. The implemented module is $20{\times}7.5{\times}1.5\;mm^3$ in size and shows an overall noise figure of 4.8 dB, an overall down conversion gain of 19.83 dB, input P1 dB of -22.8 dBm and image rejection value of 36.6 dBc. Furthermore, experimental results demonstrate that the receiver module is suitable for detection of Digital TV signal transmitted after up-conversion of $560\~590\;MHz$ band to 40 GHz.

40 GHz 대역 고정통신용 광대역 LTCC 수신기 모듈

본 논문에서는 40 GHz 대역에서 동작하는 IEEE 802.16 고정 무선 통신 액세스를 위한 소형 저가격 및 광대역의 수신 모듈을 설계하고 구현하는 방법을 제안한다. 제안된 수신 모듈은 우수한 성능을 달성하기 위하여 캐비티 공정을 가지는 다층 LTCC 기술을 사용한다. 수신기는 저잡음 증폭기, 서브-하모닉 믹서, 내장된 이미지 제거필터와 IF 증폭기로 구성된다. 전송 손실과 모듈의 크기를 줄이기 위하여, 각 소자를 연결하기 위한 CB-CPW, 스트립 선로, 본드 와이어 및 천이(transition)들이 사용된다. LTCC는 유전율 7.1인 Dupont사의 DP-943을 사용하고 층수는 6층이며, 각 층의 높이가 100 um이다. 구현된 모듈의 크기는 $20{\times}7.5{\times}1.5\;mm^3$이며, 전체 잡음 지수는 4.8 dB 이하, 하향 변환 이득이 19.83 dB, 입력 P1 dB가 -22.8 dBm이고 이미지 제거값이 36.6 dBc 이상이다. 그리고 $560\~590\;MHz$ 대역의 디지털 TV 신호를 40 GHz 대역으로 상향 변환하여 전송시킨 후, 수신 모듈을 이용하여 시연하였다.