In this work, the preparations and characteristics of capacitors and inductors for RF IC as a integrated devices are investigated. These kinds of capacitors and inductors can be applicable to the passive components utilized in voltage controlled oscillator(VCO), low noise amplifier(LAN), mixer and synthesizer for mobile telecommunication of radio frequency band(900 MHz to 2.2GHz), and in a library of monolithic microwave integrated circuit(MMIC). The results show that these inductors and capacitors array for RF IC may be applicable to the RF IC passive components for mobile telecommunication.
We have enhanced the yield of 0.25 ${\mu}{\textrm}{m}$ T-gate $Al_{0.25}$G $a_{0.75}$As/I $n_{0.2}$G $a_{0.8}$As P-HEMT using three-layer E-beam lithography process and selective etching process. The three-layer resist structure (PMMA/copolymer/ PMMA=2000 $\AA$/3000 $\AA$/2000 $\AA$) and three developers (Benzene:IPA=1:1,Methanol:IPA =1:1,MIBK:IPA=1:3) were used for fabrication of a wide-head T-gate by the conventional double E-beam exposure technology. Also 1 wt% citric acid: $H_2O$$_2$:N $H_{4}$OH(200m1:4ml:2.2ml) solution were used for uniform gate recess. The etching selectivity of GaAs over $Al_{0.25}$G $a_{0.75}$As is measured to be 80. So these P-HEMT processes can be used in X-band MMIC LNA fabrication.ion.ion.ion.
A 3-stages Active Microstrip Phased Array Antenn(AMPAA) is implemented using Injection-Locking Coupled Oscillators(ILCO). The AMPAA is a beam scanning active antenna with capability of electrical scanning by frequency varation of ILCO. The synchronization of resonance frequencies in array elements is occured by ILCO, and the ILCO amplifies the injection signal and functions as a phase shifter. The microstrip ptch is operated as a radiation element. The unilateral amplifier is a mutual coupling element of AMPAA, eliminates the reverse locking signal and controls the locking bandwidth of ILCO. The possibility of Monolithic Microwave Integrated Circuits(MMIC) of T/R module is proposed by simplified and integrated fabrication process of AMPAA. The 0.75.$lambda_{0}$ is fixed for a mutual coupling space to wide the scanning angle and minimize the multi-mode. The AMPAA has beam scanning angle of 31.4.deg., HPBW(Half Power Beam Widths) of 26.deg., directive gain of 13.64dB and side lobe of -16.5dB were measured, respectively.
We developed a 0.1-㎛ metamorphic high electron mobility transistor and fabricated a W-band monolithic microwave integrated circuit chipset with our in-house technology to verify the performance and usability of the developed technology. The DC characteristics were a drain current density of 747 mA/mm and a maximum transconductance of 1.354 S/mm; the RF characteristics were a cutoff frequency of 210 GHz and a maximum oscillation frequency of 252 GHz. A frequency multiplier was developed to increase the frequency of the input signal. The fabricated multiplier showed high output values (more than 0 dBm) in the 94 GHz-108 GHz band and achieved excellent spurious suppression. A low-noise amplifier (LNA) with a four-stage single-ended architecture using a common-source stage was also developed. This LNA achieved a gain of 20 dB in a band between 83 GHz and 110 GHz and a noise figure lower than 3.8 dB with a frequency of 94 GHz. A W-band image-rejection mixer (IRM) with an external off-chip coupler was also designed. The IRM provided a conversion gain of 13 dB-17 dB for RF frequencies of 80 GHz-110 GHz and image-rejection ratios of 17 dB-19 dB for RF frequencies of 93 GHz-100 GHz.
본 논문에서는 저잡음 증폭기와 무바이어스 쇼트키 다이오드를 사용하여 W-Band에서 동작하는 밀리미터파 다이오드 검출기를 설계, 제작하였다. 향상된 감도 특성을 얻기 위해 다이오드 검출기는 검출기와 저잡음 증폭기로 구성된다. 저잡음 증폭기단은 발진을 제거하기 위해, 높은 저지 대역 특성을 갖도록 설계된 하우징에 저잡음 증폭기 MMIC 칩을 사용해 제작한다. 다이오드 검출기단은 단순한 구조를 사용하기 위해 무바이어스 쇼트기 다이오드를 사용하고, 저잡음 증폭기단과의 연결을 용이하도록 하기 위해 평면형으로 설계한다. 설계 및 제작된 W-band 검출기는 입력 전력 -45~-20 dBm의 변화에 대하여 20~500 mV의 출력 전압을 얻었다. 본 검출기는 수동 밀리미터파 영상 시스템에 적용할 수 있다.
본 논문에서는 10-dB 감쇠기 및 상용 패키지 된 MMIC 능동소자를 이용하여 구성된 증폭기, 2가지의 온-웨이퍼(on-wafer)형 DUT(Device-Under Test)를 구성하고, 이들의 잡음파라미터를 8-port 회로망을 이용하여 추출하는 방법을 제시하였다. 제작된 10-dB 감쇠기의 경우 수동소자이기 때문에, 이것의 S-파라미터를 측정하여 얻을 경우, 이것의 잡음파라미터를 알 수 있고, 또한 증폭기의 경우 이것의 잡음파라미터가 datasheet에 있다. 따라서 제안한 방법을 이용한 잡음파라미터 측정 결과에 대한 평가를 용이하게 할 수 있다. 기존 저자들에 의하여 발표된 6-포트회로망을 확장한 8-포트회로망을 이용한 잡음파라미터 측정은 사용된 8-포트회로망의 S-파라미터를 필요로 하는데, 동축형 DUT에 국한된다. 온-웨이퍼 프로브가 8-포트회로망에 삽입될 경우, 8-포트회로망의 S-파라미터 측정은 이종 형태의 커넥터를 갖는 8-포트회로망이 된다. 본 논문에서는 회로망 분석기(Network analyzer)의 Smart-cal 기능을 이용하여 8-포트회로망의 S-파라미터를 추출하였다. 측정된 잡음파라미터는 최소잡음지수, $NF_{min}$ 경우, 예상된 결과에 대하여 약 ${\pm}0.2dB$의 오차를 보인다. 다른 잡음파라미터는 주파수에 따라 예상된 결과와 근접하게 일치하는 결과를 보여주고 있다.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제4권3호
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pp.189-195
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2004
A 10 Gb/s limiting amplifier IC with the emitter area of $1.5{\times}10{\mu}m^2$ for optical transmission system was designed and fabricated with a AIGaAs/GaAs HBTs technology. In this stud)', we evaluated fine pitch bump using WL-CSP (Wafer Level-Chip Scale Packaging) instead of conventional wire bonding for interconnection. For this we developed WL-CSP process and formed fine pitch solder bump with the $40{\mu}m$ diameter and $100{\mu}m$ pitch on bonding pad. To study the effect of WL-CSP, electrical performance was measured and analyzed in wafer and package module using WL-CSP. In a package module, clear and wide eye diagram openings were observed and the riselfall times were about 100ps, and the output" oltage swing was limited to $600mV_{p-p}$ with input voltage ranging from 50 to 500m V. The Small signal gains in wafer and package module were 15.56dB and 14.99dB respectively. It was found that the difference of small signal gain in wafer and package module was less then 0.57dB up to 10GHz and the characteristics of return loss was improved by 5dB in package module. This is due to the short interconnection length by WL-CSP. So, WL-CSP process can be used for millimeter wave GaAs MMIC with the fine pitch pad.
본 논문에서는 셀룰러 CDMA 기지국 및 중계기의 수신부에 사용되는 크기가 작은 824 ∼ 849 MHz용 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)를 저항 결합회로를 사용하여 구현하였다. 사용된 저항 결합회고는 반사되는 전력이 정합회로내의 저항에서 소모되므로 반사계수가 작아지고, 안정도도 개선되며 저잡음 증폭기의 설계시 입력단 정합에 용이하였다 저잡음 증폭기의 설계 제작에는 저잡음 GaAs FET인 ATF-10136과 내부정합된 MMIC인 VNA-25를 이용하였으며, 알루미늄 기구물안에 RF 회로와 자체 바이어스(Self-bias) 회로를 함께 장 착시켰다. 이렇게 제작된 저잡음 증폭기는 35dB이상의 이득과 0.9dB이하의 잡음지수, 18.6dBm의 P1dB, P1dB 출력레벨에서 10dB back off 시켰을때 31.17dB의 IM3를 얻었다.
GaN 소자는 고출력 및 고선형성 특성을 가지므로 레이더 수신기에서 저잡음 증폭기로 활용되어 리미터 없이 구현될 수 있으며, 이로 인해 잡음지수를 개선하고 면적을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 Ka-대역 레이더용 수신기에 적용하기 위한 GaN 저잡음 증폭기를 기술하였다. 설계된 저잡음 증폭기는 150-nm GaN HEMT 공정으로 제작되었으며, 목표주파수 내에서 패키징 손실을 포함하여 >23 dB 이득, <6.5 dB의 잡음지수 특성을 보였다. 고입력 부하시험시 이득 및 잡음 저하가 있었으나, 반복시험시 추가적인 성능저하는 나타나지 않았다. 부하시험 후 잡음지수 및 S-파라미터 측정을 통해 GaN 저잡음 증폭기에서 ~40 dBm 펄스 입력 전력을 견딜 수 있음을 확인하였다.
This paper deals with the design and development of an Injection-Locking Coupled Oscillators(ILCO), which functions like phase-shifter in the Active Intergrated Phased Array Antenna(AIPAA). This linear array 2-element ILCO consists of two Injection Locking Hair-pin Resonator Oscillators(ILHRO) and an unilateral amplifier. The first and second elements of the ILCO have same frequency tuning range but locking bandwidths of 11.5MHz and 14MHz respectively. A phase shift of .DELTA..PHI.=158.4.deg.(-78.0.deg. to 80.4.deg.) could be obtained inthe second element of ILCO when the first elementof the ILCO was in the reference locking mode(.DELTA..PHI.=0.deg.). When the ILCO is applied to the AIPAA, the predicted beam scanning angle value will be 38.4.deg.. Each ILCO gives good frequency stability and lower AM, FM, and PM noise charactheristics in the mutual coupling lockingmode. The ILCO can not only play a part as the phase shifter for the AIPAA but it can also be usedas the power combining device in the mm-wave frequency range and as a part of a T/R MMIC module.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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