본 논문에서는 화합물 반도체 및 CMOS 공정을 이용하여 수신기에서 주파수를 하향 변환하는 수신믹서를 설계하였다. 주파수 하향변환 믹서의 기본적인 이론과 구조에 대해 살펴보고 이중평형 믹서 구조와 광대역 특성을 얻기위해 매칭회로 대신 고주파와 국부발진기의 입력단에 싱글엔드 신호를 차분신호로 변환하기 위한 능동발룬을 결합한 믹서회로를 화합물과 CMOS 공정으로 설계한다. CMOS 공정을 이용하여 제작한 능동발룬 내장 믹서는 $2{\sim}6[GHz]$ 대역에서 1[dB] 이하의 이득오차와 $3[^{\circ}]$ 이하의 위상오차를 가지며 $2{\sim}6[GHz]$ 대역에서 변환이득 $-1{\sim}-6[dB]$ 특성을 얻었다. 모의실험 결과 화합물 공정을 이용하여 능동 발룬을 결합한 믹서는 $2{\sim}6[GHz]$ 주파수대역에서 $-2[dBm]$의 국부발진기 입력에 대해 약 7[dB]의 변환이득과 5.8[GHz]에서 -10[dBm]의 입력 P1[dB]특성을 나타낸다.
본 논문에서는 고주파 계측장비의 RF 수신단에 응용 가능한 광대역 주파수 혼합기를 다이오드를 이용한 단일 평형형으로 설계, 제작하였다. 광대역의 특성을 만족시키기 위하여 등평면 도파관(coplanar waveguide) 과 슬롯라인(slotline)의 신호천이률 이용한 평판형의 발룬(balun)을 이용하여 LO선호를 다이오드에 작은 손 실을 갖고 인가시켰다. 그리고 LO 신호에 대한 격리도를 향상시키기 위해 RF단과 IF단은 방향성 결합기를 이용하여 구성하였다. 제작된 광대역 주파수 혼합기의 측정결과 9 kHz-2.6 GHz의 광대역 RF선호에 대해 변환손실(conversion loss)이 30.5-31.17 dB의 값으로 그 평탄도가 1 dB 이내로 나타났고 LO 선호에 대해 30 dB 이상의 격리도(isolation)첼 나타내였다.
밀리미터파 대역의 부품 수요가 많아질 것으로 예상되어지는 57~63 GHz 대역의 하향 변환 혼합기를 IHP SiGe 0.25 um 공정을 이용하여 설계 및 제작하였다. 혼합기 RF 단에 크기를 줄인 3D 발룬(balun)을 위치하였으며, 혼합기는 두 개의 평형 혼합기로 구성하고 LO 신호의 억압과 출력단의 이득을 위하여 버퍼(buffer) 증폭기를 위치하였다. 측정 결과, 변환 이득 13.8 dB, $P1dB_{in}$ -17 dBm, 전류 소모는 88 mA의 특성을 나타내었다.
본 논문은 종래의 CPW 월킨슨 발룬을 이용하여 CPW 평형증폭기를 구성하는 방법을 제안한다. 평형증폭기 구성에 필요한 전력분배/결합구조에 CPW 월킨슨 발룬 구조가 이용된다. 일반적인 경향처럼 CPW 단일증폭기의 정합 특성이 매우 나빴음에 비하여, 제안한 CPW 평형증폭기는 입출력측 모두 우수한 정합특성 개선을 보인다. CPW 단일 증폭기의 정합특성이 매우 나쁜 것에 비하여, -10dB 이하의 입,출력 정합특성을 보이는 CPW 평형증폭기의 주파수 대역은 각각 $1.2{\sim}2.75GHz$, $1{\sim}3.25GHz$이다.
RF 시스템에서 발룬(Balun)은 회로기판과 집적회로 사이의 임피던스 매칭에 사용되는 소자로서, 전력의 균등한 분배와 함께 180도 위상차를 만드는 역할을 하는 주요 회로부품이다. 시스템의 요구사양에 따라 balanced 임피던스가 $50\Omega$인 소자뿐만 아니라, 25 또는 100, $200\Omega$인 소자들도 많이 사용되는데, 대부분의 계측기가 $50\Omega$을 I/O 임피던스로 설정하고 있어, balanced 임피던스가 $50\Omega$이 아닌 경우 특성을 측정하기 위해서는 별도의 지그설계가 필요하다. 본 연구에서는 중심주파수가 900MHz이고, balanced 임피던스가 $100\Omega$이며, LTCC 모듈 내에 내장되는 임베디드 발룬의 최적 평가를 위한 PCB 측정지그의 구조에 대하여 설계 및 시뮬레이션을 실시하고, 이에 따라 제작된 지그를 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 지그를 구성하는 마이크로스트림의 임피던스를 조절함으로써 유효한 측정주파수범위를 넓힐 수 있었으며, 제작된 지그는 설계치에 거의 근접한 전송특성을 나타내었다.
본 논문에서는 130nm CMOS 공정을 이용하여 제작된 2.4GHz 차동 캐스코드 전력 증폭기에 대한 연구를 제시하고 있다. 이 전력증폭기는 무선 전력 전송 응용을 위해 설계되었으며, 단일 종단 출력을 위한 발룬 트랜스포머 설계로 구성된 두 개의 차동 스테이지를 갖추고 있다. 출력 단 뿐만 아닌 각 단 사이의 전력 매칭을 위해 발룬 트랜스포머를 활용하고 있으며, 온도 보상이 가능한 바이어스 회로를 추가하여 2.4GHz 주파수 대역에서 안정적인 바이어스 전압을 유지한다. 이를 통해 TT/40℃에서 출력 전력은 21.75 dBm 이고 전력부가효율은 40.9%를 달성한다.
본 논문에서는 접지면에 원형 슬롯이 있는 양팔 마이크로스트립 스파이럴 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 별도의 발룬(balun)회로 없이 평면 구조로 구현하였으며 하나의 안테나의 구조로부터 주빔이 안테나 평면에서 수직한 일반 스파이럴 안테나의 복사특성과 주파수 변화에 따라 주빔이 $\theta$와 $\phi$ 방향으로 일정하게 변하는 편심 스파이럴 안테나의 복사특성을 동시에 얻을 수 있다. 원형슬롯의 반지름이 23 mm일 때 2.5 GHz에서 3.3 GHz까지의 주파수 영역에서는 주빔이 안테나 평면에 대해 수직한 방향을 유지하며 그 이후 주파수가 증가함에 따라 주빔이 일정하게 기우는 편심 스파이럴 안테나의 특성을 가진다.
In this paper is proposed wide band reconfiguration antenna by using PIN diode. The proposed antenna consisted of elliptical dipole and exponential taper balun. The proposed new matching method was exponential tapered balun in this paper. The research paper comprised of two PIN diode and Elliptical dipole. This paper used CPW to CPS feed. We obtained a good band width characteristics result by simulating. This antenna is designed to apply ISM and WiFi band.
This paper presents the design and analysis of LNA-Mixer for 2.45GHz RFID reader. The LNA is implemented by PCSNIM method for low power consumption. The Mixer is implemented by using the Gilbert-type configuration, current bleeding technique, and the resonating technique for the tail capacitance. The connection between the two designed circuits is made by active balun. This LNA-Mixer has about 35dB for -40dBm input RF power, LO power is 0dBm and RF frequency is 2.45 GHz and IIP3 is -4dBm. The layout of LNA-Mixer for one-chip design in a $0.18-{\mu}m$ TSMC process has 2.6mm ${\times}$ 1.3mm size.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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