본 논문에서는 IEEE 802.15.3a의 초광대역(Ultra Wideband: UWB) 시스템용 직접 변환 혼합기를 설계 및 제작하였다. 직접 변환 방식을 사용하는 UWB 혼합기는 dc offset, 2차 고조파 왜곡 등을 발생시키는데, 이 문제를 해결하기 위해 역병렬 다이오드 쌍을 이용하였다. $3.1{\sim}4.8GHz$ 동위상 전력분배기와 $1.5{\sim}2.4GHz$ 광대역 $45^{\circ}$ 전력분배기를 사용하였고, RF-LO의 격리도를 높이기 위하여 RF 신호는 -0.5 dB 이상 손실로 통과시키고 LO 신호는 -10 dB 이하로 차단하는 광대역 여파기를 작은 크기로 설계하였다. 이와 더불어, 역병렬 다이오드와 광대역 소자의 초광대역 임피던스 정합을 통해 주파수 변환 손실을 최소로 하였다. 제안된 혼합기의 측정 결과는 주파수 변환 손실이 13.5 dB, input third-order intercept-point($IIP_3$)는 7 dBm, 그리고 1-dB gain compression point ($P_{1dB}$)는 -4 dBm이다. I/Q 출력 양단간의 전력 오차는 1 dB, 그리고 위상오차는 ${\pm}3^{\circ}$이내의 초광대역 쿼드러쳐 혼합기로 동작하였다.
신호의 $90^{\circ}$위상차 분배/합성이 가능한 Quadrature Hybrid는 Image Rejection Mixer등에 널리 쓰이고 있으며, 특히 VHF대 위성통신을 행할 경우에는 집중정수형으로 제작하는 것이 대단히 유리하다. 이 경우 자기결합을 갖게 되면 제작이 곤란하므로 자기결합을 갖지 않는 형식으로 광대역 특성을 갖는 소자를 설계하는 것은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 자기결합을 갖지 않는 90Hybrid의 기본회로를 제안하고, 이 기본회로를 Phase Shifter를 이용하여 Cascade 로 연결하고 최적화함으로써 광대역화하는데 성공하였다. 여기서 설계한 Hybrid 는 약 54%의 대역폭을 가지며, Branch-Guide Type방향성 결합기에 비하여 훨씬 더 우수한 특성을 가짐을 입증하였다. 또한, 실험에 의하여 제안한 설계법의 타당성을 확인하였다.
본 논문은 1P8M CMOS $0.13{\mu}m$ 공정을 이용하여 GPS응용에 적합한 프론트-엔드(front-end)를 구현하였다. 저잡음 증폭기(LNA)는 능동 안테나와 수동 안테나를 지원하기 위해 높은 전압이득과 낮은 잡음지수(Noise Figure)의 LNA1모드와 낮은 이득과 높은 입력 3차 교차점(IIP3: 3rd Input Intercept Point)의 LNA2모드로 동작한다. 두 LNA의 측정된 성능은 1.2 V의 공급전압에서 각각 3.2/2 mA의 전류를 이용하여 16.4/13.8 dB 이득과, 1.4/1.68 dB NF, 그리고 -8/-4.4 dBm의 IIP3값을 갖는다. 쿼드 하향주파수 혼합기(quadrature downconversion 혼합기)는 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)와 가변저항을 이용하여 27.5 dB에서 41 dB의 변환이득을 갖는다. 프론트-엔드는 LNA1모드 동작 시 6.6 mW의 전력을 소모하여 39.8 dB의 변환이득, 2.2 dB의 잡음지수와 -33.4 dBm의 IIP3의 성능을 갖는다.
본 논문에서는 직교신호를 발생할 수 있는 새로운 구조의 전압제어 발진기를 설계 제작하였다. 정확한 직교 신호 특성과 낮은 위상잡음 특성을 동시에 얻기 위하여 결합 증폭기의 source단자에 저항 궤환을 이용하여 차동 발진기를 결합시켰다. 발진기는 0.18 um 표준 CMOS 공정을 이용하여 제작하였다. 제작한 발질기의 위상잡음 특성은 -120 dBc/Hz @ 1 MHz 0$\~$1.8 V 전압을 가변하였을 때, 2.34 GHz$\~$2.55 GHz의 210 MHz 주파수 가변을 얻었다. 또한 낮은 IF 주파수 혼합기와 결합하여 측정한 결과 직교신호의 위상 오차는 0.5도, 진폭 오차는 0.2 dB 이하를 보였다. 바이어스 전류는 1.8 V 공급전압에 대해 전압제어발진기의 Core 부분 5 mA를 포함하여 전체적으로는 19 mA를 요구한다.
CMOS 스위치부를 이용해 출력주파수의 상/하향 변환을 제어하는 L-대역용 단측파 대역 주파수 혼합기 회로(mixer)와 C-대역용 쿼드러쳐 전압 제어발진기(QVCO)를 제안하고 TowerJazz 사의 0.18 um RFCMOS 공정을 사용하여 설계 및 제작하였다. 제안된 주파수혼합기의 L대역 출력 특성은 변환이득 6.6~7.5 dB, 이미지 제거비 70 dBc, 단자간 격리도 65 dBc 이다. 전압 제어 발진기는 6.2~6.7 GHz 의 주파수 튜닝 범위에서 4 dBm 의 출력전력을 공급한다. 공급전압은 1.8 V이며, 주파수 혼합기 중심부와 스위치에 공급되는 총 전류는 36 mA, 전압 제어 발진기에 공급되는 총 전류는 23 mA 이다.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제11권4호
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pp.256-261
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2011
We demonstrate 3-Gb/s wireless link using a 60-GHz receiver front-end fabricated in $0.25-{\mu}m$ SiGe:C bipolar complementary metal oxide semiconductor (BiCMOS) and a mixed-mode quadrature phase-shift keying (QPSK) demodulator fabricated in 60-nm CMOS. The 60-GHz receiver consists of a low-noise amplifier and a down-conversion mixer. It has the peak conversion gain of 16 dB at 62 GHz and the 3-dB intermediate-frequency bandwidth of 6 GHz. The demodulator using 1-bit sampling scheme can demodulate up to 4.8-Gb/s QPSK signals. We achieve successful transmission of 3-Gb/s data in 60 GHz through 2-m wireless link.
Park, Joon-Hong;Kim, Sun-Youl;Ho, Min-Hye;Baek, Dong-Hyun
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제7권1호
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pp.81-85
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2012
This paper presents a wideband and low-noise direct conversion front-end receiver supporting VHF and UHFbands simultaneously. The receiver iscomposed of a low-noise amplifier (LNA), a down conversion quadrature mixer, and a frequency divider by 2. The cascode configuration with the resistor feedback is exploited in the LNA to achieve a wide operating bandwidth. Four gainstep modesare employed using a switched resistor bank and a capacitor bank in the signal path to cope with wide dynamic input power range. The verticalbipolar junction transistors are used as the switching elements in the mixer to reduce 1/f noise corner frequency. The proposed front-end receiver fabricated in 0.18 ${\mu}m$ CMOS technology shows very low minimum noise figureof 1.8 dB and third order input intercept pointof -12dBm inthe high-gain mode of 26.5 dBmeasured at 500 MHz.The proposed receiverconsumeslow current of 20 mA from a 1.8 V power supply.
Seo, Yongho;Cho, Youngkyun;Choi, Seong Gon;Kim, Changwan
ETRI Journal
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제36권6호
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pp.924-930
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2014
This paper presents a $0.13{\mu}m$ CMOS 3-level envelope delta-sigma modulation (EDSM) RF signal generator, which synthesizes a 2.6 GHz-centered fully symmetrical 3-level EDSM signal for high-efficiency power amplifier architectures. It consists of an I-Q phase modulator, a Class B wideband buffer, an up-conversion mixer, a D2S, and a Class AB wideband drive amplifier. To preserve fast phase transition in the 3-state envelope level, the wideband buffer has an RLC load and the driver amplifier uses a second-order BPF as its load to provide enough bandwidth. To achieve an accurate 3-state envelope level in the up-mixer output, the LO bias level is optimized. The I-Q phase modulator adopts a modified quadrature passive mixer topology and mitigates the I-Q crosstalk problem using a 50% duty cycle in LO clocks. The fabricated chip provides an average output power of -1.5 dBm and an error vector magnitude (EVM) of 3.89% for 3GPP LTE 64 QAM input signals with a channel bandwidth of 10/20 MHz, as well as consuming 60 mW for both channels from a 1.2 V/2.5 V supply voltage.
본 논문에서는 IEEE 802.15.3a의 초광대역(Ultra Wideband: UWB) 시스템용 직접 변환 혼합기를 설계 및 제작하였다. 직접 변환 방식을 사용하는 UWB 혼합기는 dc offset, 2차 고조파 왜곡 등을 발생시키는데, 이 문제를 해결하기 위해 역병렬 다이오드 쌍을 이용하였다. 본 논문에서는 $3.1\~4.8$ GHz 동위상 전력분배기와 $1.5\~2.4$ GHz 광대역 $45^{\circ}$ 위상 분배기 설계를 위하여 결합선로를 이용한 새로운 월킨슨 분배기를 제안하였다. 역병렬 다이오드 구조와 광대역 소자를 이용한 혼합기의 제작 결과는 주파수 변환 손실이 약 18 dB, input third order intercept point($IIP_3$)는 약 15 dBm, 그리고 1-dB gain compression point($P_{1dB}$)는 2 dBm으로 측정되었다. I/Q 출력 양단 간의 전력오차는 0.5 dB, 그리고 위상오차는 ${\times}3^{\circ}$를 지닌 초광대역 쿼드러쳐 혼합기로 동작하였다.
I/Q demodulator is designed using RC-CR quadrature divider with two balanced mixer for WLAN applications. The I/Q demodulator has low power dissipation, good I/Q mismatch, a good isolation and conversion loss. The measured results shows close agreement with the predicted performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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