초록
본 논문에서 제시하는 내용은 수신단의 관문 역할을 담당하는 차동 저 잡음 증폭기를 구현 시, 필연적으로 설계가 필요한 발룬에 대한 분석 내용이다. 발룬은 안테나로부터 입력된 단일 신호를 차동 신호로 변환시켜줌으로써 차동 증폭기의 입력으로 사용될 수 있도록 하는 역할을 담당한다. 이 뿐만 아니라, 안테나를 통해서 들어오는 ESD(Electrostatic Discharge)로부터 회로를 보호하고, 입력 정합에 도움을 준다. 하지만, 일반적으로 사용되는 수동형 발룬의 경우, 두 금속선 사이에 형성되는 전자기적 결합을 통해 교류 신호를 전달하는 방식이므로 이득없이 손실을 가지게 될 뿐 아니라 결론적으로 수신단 전체 잡음 지수 저하에 가장 큰 영향을 미치게 된다. 그러므로, 저 잡음 증폭기에서 발룬의 설계는 매우 중요하며, 선로의 폭, 선로 간격, 권선수, 반경, 그리고 레이아웃의 대칭 구조 등을 고려하여 높은 양호도(quality factor)와 차동 신호의 역위상을 만들어내야만 한다. 본문에서 발룬의 양호도를 높이기 위해 고려해야할 요소들을 정리하고, 설계 요소변경에 따른 발룬의 저항, 인덕턴스, 그리고 캐패시턴스의 변화 경향성을 분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 입력 발룬을 설계함으로써 이득 24 dB, 잡음 지수 2.51 dB의 저잡음, 고 이득 차동 증폭기 설계가 가능함을 증명하였다.
In this paper, the analysis of baluns that are inevitably required to design a differential low noise amplifier, The balun converts a single signal input from the antenna into a differential signal, which serves as an input to the differential amplifier. In addition, it protects the circuit from ESD(Electrostatic Discharge) coming through the antenna and helps with input matching. However, in the case of a passive balun used in general, since the AC signal is transmitted through electromagnetic coupling formed between two metal lines, it not only has loss without gain but also has the greatest influence on the total noise figure of the receiving end. Therefore, the design of a balun in a low-noise amplifier is very important, and it is important to design a balun in consideration of line width, line spacing, winding, radius, and layout symmetry that are necessary. In this paper, the factors to be considered for improving the quality factor of balun are summarized, and the tendency of variation of resistance, inductance, and capacitance of the balun according to design element change is analyzed. Based on the analysis results, it is proved that the design of input balun allows the design of low noise, high gain differential amplifier with gain of 24 dB and noise figure of 2.51 dB.