Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers (전자공학회논문지)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
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W-band Single-chip Receiver MMIC for FMCW Radar

FMCW 레이더용 W-대역 단일칩 수신기 MMIC

  • 이석철 (LIG 넥스원 ISR연구센터 R&D Lab.) ;
  • 김영민 (서울대학교 전기공학부, 뉴 미디어 통신 공동 연구소) ;
  • 이상호 (서울대학교 전기공학부, 뉴 미디어 통신 공동 연구소) ;
  • 이기홍 (LIG 넥스원 ISR연구센터 R&D Lab.) ;
  • 김완식 (LIG 넥스원 ISR연구센터 R&D Lab.) ;
  • 정진호 (서강대학교 전자공학과) ;
  • 권영우 (서울대학교 전기공학부, 뉴 미디어 통신 공동 연구소)
  • Received : 2012.05.04
  • Published : 2012.10.25
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Abstract

In this paper, a W-band single-chip receiver MMIC for FMCW(Frequency-modulated continuous-wave) radar is presented using $0.15{\mu}m$ GaAs pHEMT technology. The receiver MMIC consists of a 4-stage low noise amplifier(LNA), a down-converting mixer and a 3-stage LO buffer amplifier. The LNA is designed to exhibit a low noise figure and high linearity. A resistive mixer is adopted as a down-converting mixer in order to obtain high linearity and low noise performance at low IF. An additional LO buffer amplifier is also demonstrated to reduce the required LO power of the W-band mixer. The fabricated W-band single-chip receiver MMIC shows an excellent performance such as a conversion gain of 6.2 dB, a noise figure of 5.0 dB and input 1-dB compression point($P_{1dB,in}$) of -12.8 dBm, at the RF frequency of $f_0$ GHz, LO input power of -1 dBm and IF frequency of 100 MHz.

본 논문에서는 $0.15{\mu}m$ GaAs pHEMT 기술을 이용하여 FMCW(Frequency-modulated continuous-wave) 레이더용 W-band 단일칩 수신기 MMIC를 구현하였다. 제작된 수신기는 4 단 저잡음 증폭기, 하향 변환 혼합기, 3 단 LO 버퍼 증폭기로 구성되어 있다. 수신기의 저잡음 특성과 선형성 향상을 위해 저잡음 증폭기의 성능을 최적화시켰다. 혼합기는 선형성 특성 및 낮은 IF 주파수에서 저잡음 특성을 위하여 저항성 혼합기로 설계하였다. W-대역에서 혼합기를 구동시키기 위해서는 높은 LO 입력이 요구되므로 추가적인 LO 버퍼 증폭기를 설계하였다. 단일칩 수신기의 측정 결과, RF 주파수 $f_0$ GHz, LO 입력 전력 -1 dBm, 그리고, IF 주파수 100 MHz에서, 6.2 dB의 변환 이득, 5.0 dB의 잡음 지수, 그리고, -12.8 dBm의 1-dB 이득 감쇄 입력 전력($P_{1dB,in}$) 등의 우수한 특성을 얻었다.

Keywords

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