• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권11호
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• pp.48-53
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• 2007

본 논문에서는 branch line coupler와 ${\lambda}/4$ 전송라인을 이용한 94 GHz 발룬 회로를 설계하였고, 이를 이용하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 갖는 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기를 개발하였다. 혼합기는 $0.1\;{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT 다이오드를 적용하였다. 혼합기에 사용된 MHEMT는 전류이득차단 주파수가 154 GHz, 최대공진 주파수 특성이 454 GHz의 특성을 나타내었다. 제작된 혼합기의 특성 측정 결과 LO 입력 전력이 8.6 dBm일 때 12.8 dB의 변환 손실 특성을 나타내었으며, 입력 및 출력 P1 dB는 각각 5 dBm, -8.9 dBm의 특성을 나타내었다. 또한 LO-RF 격리도 특성은 94 GHz에서 37.2 dB로 높은 격리도 특성을 나타내었다. 격리도 특성을 고려할 때, 본 논문에서 설계 및 제작된 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기는 기존의 밀리미터파 대역 혼합기와 비교하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 나타내었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.599-602
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• 2005

In this paper, we have performed a study that modifies the CPW Pad configurations to improve an $f_{max}$ characteristic of metamorphic HEMT. To analyze the CPW Pad structures of MHEMT, we use the ADS momentum simulator developed by $Agilent^{TM}$. Comparing the employed structure (G/W = 40/100 m), the optimized structure (G/W = 20/25 m) of CPW MHEMT shows the increased $S_{21}$ by 2.5 dB, which is one of the dominant parameters influencing the $f_{max}$ of MHEMT. To compare the performances of optimized MHEMT with the employed MHEMT, DC and RF characteristics of the fabricated MHEMT were measured. In the case of optimized CPW MHEMT, the measured saturated drain current density and transconductance $(g_m)$ were 693 mA/mm and 647 mS/mm, respectively. RF measurements were performed in a frequency range of $0.1{\sim}110$ GHz. A high $S_{21}$ gain of 5.5 dB is shown at a millimeter-wave frequency of 110 GHz. Two kinds of RF gains, $h_{21}$ and maximum available gain (MAG), versus the frequency, and a cut-off frequency ($f_t$) of ${\sim}154$ GHz and a maximum frequency of oscillation ($f_{max}$) of ${\sim}358$ GHz are obtained, respectively, from the extrapolation of the RF gains for a device biased at a peak transconductance. An optimized CPW MHEMT structure is one of the first reports among fabricated 0.1 m gate length MHEMTs.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.921-924
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• 2005

We report low conversion loss and high LO to RF isolation 94 GHz MMIC resistive mixers based on 0.1 ${\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic HEMT technology. The fabricated resistive mixers applied a one-stage amplifier on RF port of the mixer. By using the one-stage amplifier, we obtained the decrement of conversion loss and the increment of LO to RF isolation. So, we can obtain higher performances than conventional resistive mixers. The modified mixer shows excellent conversion loss of 6.7 dB at a LO power of 10 dBm. We also observed an extremely high isolation characteristic from the MMICs exhibiting the LO-RF isolation of 21 ${\pm}$ 0.5dB in a frequency range of 93.7${\sim}$ 94.3 GHz. The low conversion loss and high LO-RF isolation characteristics of the MMIC modified resistive mixers are mainly attributed to the performance of the MHEMTs exhibiting a maximum transconductance of 654 mS/mm, a current gain cut-off frequency of 173 GHz and a maximum oscillation frequency of 271 GHz.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권4호
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• pp.1-6
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• 2008

본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 광대역 특성을 갖는 MHEMT (Metamorphic High Electron Mobility Transistor) cascode 증폭기를 설계 및 제작하였다. Cascode 증폭기 제작을 위해 먼저 $0.1{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs MHEMT를 설계 및 제작하였다. 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도가 670 mA/mm이고, 최대 전달컨덕턴스(gm)는 688 mS/mm이며, 주파수 특성으로 전류이득 차단 주파수($f_T$)는 139 GHz, 최대 공진 주파수($f_{max}$)는 266 GHz의 특성을 나타내었다. 설계된 cascode 증폭기는 회로의 발진을 막기 위해서 저항과 캐패시터를 commom gate 소자의 드레인이 병렬로 연결하였다. Cascode 증폭기는 CPW (Coplanar Waveguide) 전송선로를 이용하여 광대역 특성을 얻을 수 있도록 정합회로를 설계하였다. 설계된 증폭기는 본 실험실에서 개발된 MHEMT MMIC 공정을 이용해 제작되었다. 제작된 cascode 증폭기의 측정결과, 3 dB 대역폭이 20.76$\sim$71.13 GHz로 50.37 GHz의 넓은 대역 특성을 얻었으며, 대역내에서 평균 7.07 dB 및 30 GHz에서 최대 10.3 dB의 S21 이득 특성을 나타내었다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제9권4호
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• pp.218-222
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• 2009

In this paper, we present a CPW-based 77 GHz 3-stage power amplifier MMIC for automotive radar systems. The power amplifier MMIC has been realized using a 130 nm $In_{0.88}$GaP/$In_{0.4}$AlAs/$In_{0.4}$GaAs metamorphic high-electron mobility transistors(mHEMTs) technology and an output stage with a cascode configuration. This produced a good output power and gain performance at 77 GHz. The fabricated power amplifier MMIC exhibited a small-signal gain of 18 dB, an output power of 17 dBm and 9 % power added efficiency(PAE) at 77 GHz with a total gate width of 800 ${\mu}m$ in the output stage. These performances could be useful to low-cost and small-sized components for 77 GHz automotive radar systems.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권9호
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• pp.25-33
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• 2007

본 논문에서는 높은 격리특성과 광대역 특성을 갖고 IF 발룬을 필요로 하지 않는 94 GHz MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) single balanced cascode 믹서를 설계 및 제작하였다. 또한 믹서의 높은 격리특성과 광대역 특성을 위한 94 GHz 대역의 3 dB tandem 커플러를 설계 및 제작하였다. MIMIC single balanced cascode 믹서는 $0.1{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT(High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 설계 및 제작되었다. 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 665 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 691 mS/mm를 얻었으며, RF 특성으로 $f_T$는 189 GHz, $f_{max}$는 334 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 94 GHz MIMIC 믹서의 개발을 위해 MHEMT의 비선형 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 믹서를 설계하였다. 설계된 믹서는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용해 제작되었다. 94 GHz MIMIC single balanced cascode 믹서의 측정결과 변환손실 특성은 LO 신호의 크기가 10.9 dBm 일 때 94 GHz에서 9.8 dB의 양호한 특성을 나타내었다. 제작된 믹서의 LO-RF 격리도는 94 GHz에서 29.5 dB 그리고 100 GHz에서 39.5 dB의 측정 결과를 얻었다. 또한 제작된 믹서는 외부의 IF 발룬을 필요하지 않아 소형화가 가능하다. 본 논문에서 설계 및 제작된 94 GHz MIMIC single balanced cascode믹서는 기존의 balanced 믹서와 비교하여 높은 격리 특성을 나타내었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.765-768
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• 2005

In this paper, high LO-RF isolation 94 GHz MMIC single-balanced mixer was designed and fabricated using a branch line coupler and a ${\lambda}/4$ transmission line. The 94 GHz MMIC single-balanced mixer was designed using the 0.1 ${\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT(MHEMT) diode. The fabricated MHEMT was obtained the cut-off frequency($f_T$) of 189 GHz and the maximum oscillation frequency($f_{max}$) of 334 GHz. The designed MMIC single-balanced mixer was fabricated using 0.1 ${\mu}m$ MHEMT MMIC process. From the measurement, the conversion loss of the single-balanced mixer was 23.1 dB at an LO power of 10 dBm. 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.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제42권6호
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• pp.67-74
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• 2005

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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권4호
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• pp.8-15
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• 2006

본 논문에서는 70 nm InGaAs/InAlAs MHEMT와 DAML 기반의 하이브리드 링 결합기를 이용하여 낮은 변환 손실과 높은 격리도 특성을 갖는 94 GHz 단일 평형 혼합기를 개발하였다. 혼합기에 사용된 MHEMT는 607 mA/mm의 드레인 전류 밀도, 1015 mS/mm의 전달컨덕턴스, 330 GHz의 전류이득차단주파수, 425 GHz의 최대공진주파수 특성을 나타내었다. 제작된 하이브리드 링 결합기는 $85GHz{\sim}105GHz$의 범위에서 $3.57{\pm}0.22dB$의 커플링 손실과 $3.80{\pm}0.08dB$의 삽입 손실 특성을 나타내었다. 혼합기의 측정 결과, $93.65GHz{\sim}94.25GHz$의 범위에서 $2.5dB{\sim}2.8dB$의 변환 손실 특성과 -30 dB 이하의 격리도 특성을 얻었으며, 94 GHz의 중심주파수에서 6 dBm의 LO 전력을 인가하였을 때 2.5 dB의 최소 변환 손실 특성을 얻었다. 변환 손실 및 격리도 특성을 고려할 때, 본 논문에서 개발된 혼합기의 특성은 지금까지 보고된 GaAs 기반 HEMT소자들을 사용하는 94 GHz 대역용 혼합기 중에 가장 우수한 결과물이다.