• 한국전자파학회논문지
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• 제29권10호
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• pp.758-765
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• 2018

본 논문은 65-nm Complemetary Metal-Oxide-Semiconductor(CMOS) 공정으로 설계한 송신 1채널, 수신 2채널을 내장한 24 GHz 송수신 칩과 이 칩을 이용하여 제작한 24 GHz Frequency Modulated Continuous Wave(FMCW) 레이다 모듈을 제시한다. CMOS 송수신 칩은 14체배기, 저잡음 증폭기, 하향 변환 믹서, 전력 증폭기를 포함하고 있다. 송신 출력은 23.8~24.36 GHz 대역에서 10 dBm 이상이며, 위상 잡음은 1 MHz 오프셋에서 -97.3 dBc/Hz이다. 수신기는 25.2 dB의 변환 이득과 -31.7 dBm의 $P_{1dB}$를 갖는다. 송수신 칩은 모두 합해 295 mW를 소모하고 $1.63{\times}1.6mm^2$의 면적을 차지한다. 레이다 시스템은 FR4 기판과 저손실 듀로이드 기판을 적층하여, 저손실 기판위에 칩과 안테나 및 고주파 전송선을 배치하고, 바이어스 회로와 이득 블록, FMCW 신호 발생 블록은 FR4 기판에 집적하여 하나의 레이다 모듈을 구성하였다. 안테나는 패치 형태로 송신 안테나는 $4{\times}4$ 패치 안테나로 14.76 dBi의 안테나 이득을 수신 안테나는 $4{\times}2$ 패치 안테나로 11.77 dBi의 안테나 이득을 구현하였다. 코너 리플렉터를 사용하여 거리 및 방위각 탐지 실험을 수행하였고, 정상 동작을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.771-773
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• 2014

본 논문에서는 장거리 레이더용 차량 충돌 방지 77-GHz CMOS 믹서를 제안한다. 이러한 회로는 2볼트 전원전압에서 동작하며, 저 전압 전원 공급에서도 높은 변환 이득과 낮은 변환 손실 및 낮은 잡음지수를 가지도록 설계되어 있다. 제안한 회로는 TSMC $0.13{\mu}m$ 혼성신호/고주파 CMOS 공정($f_T/f_{MAX}=120/140GHz$)으로 설계하였다. 전체 칩 면적을 줄이기 위해 수동형 인덕터 대신 전송선(Transmission Line) 을 이용하였다. 본 논문에서 설계한 믹서는 약 5.2dB의 우수한 변환이득 특성과 2.1dBm의 우수한 IIP3 특성을 보였다.

• ETRI Journal
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• 제42권4호
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• pp.480-490
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• 2020

More than 42 000 fires occur nationwide and cause over 2500 casualties every year. There is a lack of specialized equipment, and rescue operations are conducted with a minimal number of apparatuses. Through-the-wall radars (TTWRs) can improve the rescue efficiency, particularly under limited visibility due to smoke, walls, and collapsed debris. To overcome detection challenges and maintain a small-form factor, a TTWR system-on-chip (SoC) and its architecture have been proposed. Additive reception based on coherent clocks and reconfigurability can fulfill the TTWR demands. A clock-based single-chip infrared radar transceiver with embedded control logic is implemented using a 130-nm complementary metal oxide semiconductor. Clock signals drive the radar operation. Signal-to-noise ratio enhancements are achieved using the repetitive coherent clock schemes. The hand-held prototype radar that uses the TTWR SoC operates in real time, allowing seamless data capture, processing, and display of the target information. The prototype is tested under various pseudo-disaster conditions. The test standards and methods, developed along with the system, are also presented.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.330-333
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• 2016

본 논문에서는 차량 충돌 방지 장거리 레이더(Long Range Radar: LRR)을 위한 77 GHz 전력증폭기를 65 nm CMOS 공정을 이용하여 설계하였다. 제안한 회로는 3단 차동 전력증폭기로 공통 소스 구조와 트랜스포머를 사용했다. 측정결과로 77 GHz에서 18.7 dB의 전압 이득과 13 GHz의 3 dB 대역폭을 얻었다. 측정된 최대 출력 전력은 10.2 dBm, 입력 $P_{1dB}$는 -12 dBm, 출력 $P_{1dB}$는 5.7 dBm이며, 측정된 최대 전력 효율은 7.2 %이다. 본 전력증폭기는 1.2 V의 공급전원으로부터 140.4 mW의 DC 전력을 소모한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권10호
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• pp.941-944
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• 2016

본 논문에서는 차량 충돌 방지 및 생활 감시용 근거리 레이다(Short Range Radar: SRR)를 위한 24 GHz 전력증폭기를 삼성 65-nm CMOS 공정을 이용하여 설계하였다. 제안한 회로는 2단 차동 전력증폭기로 공통소스 구조를 사용하고, 트랜스포머 구조를 사용하여 단일 대 차동변환, 임피던스 정합, 전력결합을 하였다. 측정결과, 24 GHz에서 15.5 dB의 최대 이득과 3.6 GHz의 3 dB 대역폭을 얻었다. 측정된 최대 출력 전력은 13.1 dBm, 입력 $P1_{dB}$는 -4.72 dBm, 출력 $P1_{dB}$는 9.78 dBm이며, 측정된 최대 전력 효율은 17.7 %이다. 본 전력증폭기는 1.2 V의 공급전원으로부터 74 mW의 DC 전력을 소모한다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제8권4호
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• pp.289-294
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• 2008

A 77 GHz 3-stage low noise amplifier (LNA) employing one common source and two cascode stages is developed using $0.13{\mu}m$ CMOS process. To compensate for the low gain which is caused by lossy silicon substrate and parasitic element of CMOS transistor, positive feedback technique using parasitic inductance of bypass capacitor is adopted to cascode stages. The developed LNA shows gain of 7.2 dB, Sl1 of -16.5 dB and S22 of -19.8 dB at 77 GHz. The return loss bandwidth of LNA is 71.6 to 80.9 GHz (12%). The die size is as small as $0.7mm\times0.8mm$ by using bias line as inter-stage matching networks. This LNA shows possibility of 77 GHz automotive RADAR system using $0.13{\mu}m$ CMOS process, which has advantage in cost compared to sub-100 nm CMOS process.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.765-767
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• 2014

본 논문에서는 단거리 레이더용 차량 추돌 방지 24-GHz CMOS 고주파 전력 증폭기 (RF Power Amplifier)를 제안한다. 이러한 회로는 class-A 모드 증폭기로서 단간 (inter-stages) 공액 정합 (conjugate matching) 회로를 가진 공통-소스 단으로 구성되어 있다. 칩 면적을 줄이기 위해 실제 인덕터 대신 전송선(Transmission Line)을 이용하였다. 제안한 회로는 TSMC $0.13{\mu}m$ 혼성 신호/고주파 CMOS 공정 ($f_T/f_{MAX}=120/140GHz$)으로 설계하였다. 설계한 CMOS 고주파 전력 증폭기는 최근 발표된 연구결과에 비해 약 22dB의 높은 전력이득 및 7.1%의 높은 PAE 특성을 보였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.429-435
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• 2018

레이다 시스템의 경우, 타겟의 거리와 속도를 추출하기 위해 FFT (fast Fourier transform) 연산이 필수적으로 요구되며, 실시간 구현을 위해 고속으로 동작하는 FFT 프로세서의 설계가 필요하다. 고속 FFT 프로세서를 위한 하드웨어 구조로 완전 셔플 네트워크 (perfect shuffle network) 구조가 적합하며, 특히 초고속 연산을 위해 radix-4 기반의 이중 완전 셔플 네트워크 (twice perfect shuffle network) 구조가 가장 적절하고 볼 수 있다. 더불어, 다양한 속도 해상도를 요구하는 레이다 응용을 고려할 때, FFT 프로세서는 가변길이 FFT 연산을 지원할 필요가 있다. 이에 본 논문에서는 8~1024 포인트의 가변 길이 연산을 지원하는 이중 완전 셔플 네트워크 기반의 FFT 알고리즘을 제안하였으며, 이의 하드웨어 구조 설계 및 구현 결과를 제시한다. 제안된 FFT 프로세서는 HDL (hardware description language)을 활용하여 RTL (register transfer level) 설계가 수행되었으며, $0.65{\mu}m$ CMOS 공정을 활용하여 논리 합성한 결과, 총 3,293K개의 논리 게이트로 구현 가능함을 확인 할 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제30권4호
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• pp.314-319
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• 2019

본 논문에서는 정확한 고도를 측정하기 위해 송 수신 주파수 차를 이용해 고도를 탐지할 수 있는 W-대역 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이다 고도계 시스템을 설계 제작하고, 상대 고도를 탐지하여 장애물과 충돌을 방지할 수 있는 고도제어 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘을 탑재한 레이다 고도계를 드론에 장착하여 비행시킨 결과, 입력 고도 대비 최대 약 3 % 오차의 실제 고도 제어를 실험적으로 보였다. W-대역 송 수신기에 사용한 칩은 65 nm CMOS 공정을 이용해 제작하였으며, 칩 상에 도파관 급전기를 내장하여 혼 안테나를 직접 구동하였다. 이 레이다 고도계를 이용하여 흙, 잔디, 그리고 호수 상공에서의 하방 클러터 전력분포를 실측하고, 수분 함량에 따른 표면 측정 특성을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권9호
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• pp.936-943
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• 2013

본 논문에서는 76.5~77 GHz 대역 차량용 장거리 주파수 변조 연속파 레이더 응용을 위한 단일 채널 레이더 시스템의 설계와 측정 결과를 보인다. 송신기는 상용 GaAs MMIC를 사용하였고, 수신기는 65 nm CMOS 공정을 사용해 설계한 회로를 사용하였다. 제작된 하향 변환 수신 칩은 -8 dBm의 낮은 LO 전력으로 동작하기 때문에, 송신출력에서 -19 dB 방향성 결합기를 사용하여 믹서를 구동하였다. 모든 MMIC는 WR-10 도파관이 형성되어 있는 알루미늄 지그 위에 실장하였으며, 마이크로스트립-도파관 급전기를 통해 혼 안테나를 구동하여 실험하였다. 제작된 레이더 시스템의 크기는 $80mm{\times}61mm{\times}21mm$이고, 출력 전력은 10 dBm, 위상 잡음은 1 MHz 오프셋에서 -94 dBc/Hz, 그리고 수신기의 변환이득은 12 dB이다.