An ultra-wideband low-noise amplifier is proposed with operation up to 8.2 GHz. The amplifier is fabricated with a 0.18-${\mu}m$ CMOS process and adopts a two-stage cascode architecture and a simplified Chebyshev filter for high gain, wide band, input-impedance matching, and low noise. The gain of 19.2 dB and minimum noise figure of 3.3 dB are measured over 3.4 to 8.2 GHz while consuming 17.3 mW of power. The Proposed UWB LNA achieves a measured power-gain bandwidth product of 399.4 GHz.
단채널 MOSFET의 열잡음 모델링을 위한 정밀한 잡음 파라메터를 유도하고 추출했다. MOSFET의 잡음 파라메터를 계산하기 위한 Fukui모델을 단채널에서의 기생성분의 영향을 고려하여 수정하였고, 기존의 모델식과 비교하였다. 또한 소자 고유의 잡음원을 얻기 위해서 서브마이크론 MOSFET의 잡음 파라메터(최소잡음지수 $F_{min}$, 등가잡음 저항 $R_n$, 최적 소스어드미턴스 $Y_{opt}=G_{opt}+B_{opt}$)를 추출하는 방법을 제시하였다. 이러한 추출방법을 통하여 프로브패드의 영향과 외부기생소자 영향을 제거한 MOSFET 고유의 잡음 파라메터가 RF잡음측정으로부터 직접 얻어지게 된다.
A 2.4 GHz single ended two stage low noise amplifier(LNA) is designed for Bluetooth application. The circuit was implemented in a standard digital 0.25 $\mu\textrm{m}$ CMOS process with one poly and five metal layers. At 2.4 GHz, the LNA dissipates 34.5 mW from a 2.5V power supply voltage and provides 24.6 dB power gain, 2.85 dB minimum noise figure, -66.3 dB reverse isolation, and an output 1-dB compression level of 8.5 dBm.
본 논문에서는 W-CDMA 단말기 표준안에서 요구하는 최소 성능을 분석하고 현재 상용화되어 있는 부품들을 사용하여 W-CDMA 단말기 수신부를 설계 및 제작하였다 표준안의 테스트 조건들로부터 수신 시스템의 최대 잡음지수와 IIP3 을 도출하였으며, 인접채널에 대한 선택도 및 프콘트 -엔드 단의 최소 성능을 경쟁하였다 제작에 앞 서 ADS 를 이용하여 성능검증을 하였으며 , 모두 분석된 최소성능을 만족하였다. 끝으로 W-CDMA 단말기 수신부 를 헤테로다인 구조로 R 단에서 IF 단까지 제작하였으며, 측정을 하였다 따라서 본 논문이 W-CDMA 단말기를 제작함에 있어 이론적인 설계 기준이 될 것으로 여겨진다.
A V-band low-noise amplifiers (LNA) based on the Millimeter-wave monolithic integrated circuit (MIMIC) technology were fabricated using high performance 0.1 $\mu\textrm{m}$$\Gamma$-shaped pseudomorphic high electron mobility transistors (PHEMT's), coplanar waveguide (CPW) structures and the integrated process for passive and active devices. The low-noise designs resulted in a two-stage MIMIC LNA with a high S$\sub$21/ gain of 14.9 dB and a good matching at 60 ㎓. 20 dBm of IP3 and 3.9 dB of minimum noise figure were also obtained from the LNA. The 2-stage LNA was designed in a chip size of 2.3 ${\times}$1.4 mm$^2$by using 70 $\mu\textrm{m}$${\times}$2 PHEMT’s. These results demonstrate that a good low-noise performance and simultaneously with a high gain performance is achievable with GaAs PHEMT's in the 60 ㎓ band.
The passive open-path Fourier-Transform-Infrared system was implemented for the toxic gas monitoring. Noise Equivalent Differential Temperature(NEDT) was investigated as a system performance evaluation figure and analyzed numerically with the designed parameters. Calculated NEDT was compared with the experimental value in the wavelength region of $700{\sim}1400cm^{-1}^$. The minimum detectable gas concentration was estimated from the obtained NEDT at the absorption wavelength of $SF_6$.
본 논문에서는 0.25${\mu}m$ T형 게이트 P-HEMT의 제작 및 특성 평가를 하였고, 제작된 P-HEMT를 X-밴드용 3단 MMIC 저잡음 증폭기 설계에 응용하였다.제작된 P-HEMT의 DC 특성은 최대 외인정 전달 컨덕턴스가 400mS/mm이고, 최대 드레인 전류는 400mA/mm이었다. RF 및 잡음 특성은 전류 이등 차단 주파수($f_T$)가 65GHz이고, 주파수 9GHz에서 최소 잡음 지수는 0.7dB, 관련 이득은 14.8dB이었다. 이때의 바이어스 조건은 Vds가 2V이고, Ids는 60%Idss이었다. 저잡음 증폭기 설계에 있어서, 회로 Topology는 인덕턴스 직렬 궤환(Series Feedback)으로 쇼토 스터브(Short Stub)를 사용하였다. 이때 최적의 쇼트 스터브 길이를 찾기 위해, 직렬 궤환에 의한 잡음 지수와 이득 특성, 그리고 안정성에 대한 영향을 조사하였다. 설계된 회로의 특성은 주파수 8.9-9.5GHz에서 이득이 33dB이상, 잡음 지수가 1.2dB이하, 그리고 입출력 반사 계수가 각각 15dB와 14dB이하로 우수한 성능을 보였다. 따라서 제작된 소자가 고이득 X-밴드용 저잡음 증록기에 매우 적합한 소자임을 확인할 수 있었다.
3G부터 4G LTE까지의 전체 대역에 적용이 가능한 저전력, 광대역 저잡음증폭기를 설계하였다. 설계한 광대역 다중입력 저잡음증폭기는 기존의 3G인 CDMA의 대역인 1.2GHz대역과 LTE대역인 2.5GHz대역까지 넓은 주파수 대역을 안정적으로 증폭이 가능하고, 다중입력방식을 통해 입력신호의 크기에 관계없이 안정적인 증폭이 가능하도록 설계하였다. 설계된 저잡음증폭기는 1.2V의 공급전압에서 약 0.6mA의 전류를 소모하고, 이는 Cadence사의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 낮은 입력신호에 대응한 증폭은 최대 20dB이고, 신호에 따라 최저 -10dB의 이득값을 얻을 수 있었다. 잡음특성(NF : Noise Figure)은 High Gain모드에서 15dB이하, Low Gain 모드에서 3dB이하를 가진다.
30dB의 선형이득과 2.6dB의 잡음지수 성능을 갖는 위성통신중계기용 30GHz대 저잡음증폭기 모듈이 MMIC와 박막 MIC기술로 개발되었다. 두 종의 MMIC 회로가 저잡음증폭기 모듈에 사용되었는데, 하나는 초저잡음용 MMIC 회로이고, 다른 하나는 광대역 고이득용 MMIC 회로이다. MMIC 회로 제작에 사용된 증폭소자는 0.15$mu extrm{m}$게이트 길이를 갖는 pHEMT이다. 두 개의 MMIC 회로를 상호 연결하고 저잡음증폭기 모듈을 완성하기 위하여 박막기술을 이용하여 마이크로스트립 선로를 구현하였으며, 안정된 DC 전원 공급을 위하여 후막기술을 이용한 바이어스 회로를 개발하였다. 저잡음증폭기 모듈의 입력측은 위성중계기의 안테나로부터의 신호를 받아들이기 위하여 도파관 형태로 설계되었으며, 출력측은 주파수변환부와의 접속을 위하여 K-컨넥터로 구현되었다. 모든 제작 공정에는 실제 위성용 부품 제작 기술이 도입되었으며, 위성중계기에 탑재되는 부품에 요구되는 온도시험 및 진동시험을 실시하였다. 제작된 저잡음증폭기 모듈은 동작목표 대역인 30~31GHz에서 30dB 이상의 이득, $\pm$0.3dB의 이득평탄도, 그리고 2.6dB이하의 우수한 잡음지수를 가진 것으로 측정되었다.
In this paper, we investigate three different types of multi-fingered layout nMOSFET devices with varying $W_f$(unit finger width) and $N_f$(number of finger). Using layout modification, we improve $f_T$(current gain cutoff frequency) value of 15GHz without scaling down, and moreover, we decrease $NF_{min}$(minimum noise figure) by 0.23dB at 5GHz. The RF noise can be reduced by increasing $f_T$, choosing proper finger width, and reducing the gate resistance. For the same total gate width using multi-fingered layout, the increase of finger width shows high $f_T$ due to the reduced parasitic capacitance. However, this does not result in low $NF_{min}$ since the gate resistance generating high thermal noise becomes larger under wider finger width. We can obtain good RF characteristics for MOSFETs by using a layout optimization technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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