A/D Conversion Module for Dynamic Range Expansion of Wideband Digital Receiver

광대역 디지털 수신기 동적 범위 확장을 위한 A/D 변환모듈 연구

  • Received : 2018.10.04
  • Accepted : 2018.12.15
  • Published : 2018.12.31


In this paper, an A/D conversion module was designed and fabricated to improve the dynamic range of wideband digital receivers. The A/D conversion module for expanding the dynamic range converts signals into a digital signal by branching the input signal into the normal path and the amplification path according to the input signal level. Test results of the fabricated module show that the normal path of the A/D conversion module converts an input level of -57 dBm to -12 dBm into a digital signal, and the amplification path converts an input level of -30 dBm to +12 dBm into a digital signal without distortion. This translates to an input dynamic range characteristic of 69 dB. Moreover, it is confirmed that the constant output characteristic is exhibited at an instantaneous bandwidth of 100 MHz.

본 논문은 광대역 디지털 수신기의 동적 범위 개선을 위한 A/D 변환 모듈을 설계 및 제작하였다. 동적 범위 확장을 위한 A/D 변환 모듈은 입력신호 레벨에 따라 정상 경로와 증폭 경로로 신호를 분기하여 디지털 신호로 변환하는 방식이다. 제작 및 측정 결과, A/D 변환 모듈의 정상 경로는 입력 레벨 -57 dBm~-12 dBm 신호를 디지털 신호로 변환하고, 증폭 경로는 입력 레벨 -30 dBm~+12 dBm 신호를 왜곡 없이 디지털 신호로 변환하여 69 dB의 입력 동적 범위 특성을 나타내었다. 또한 순시 대역폭 100 MHz에서 일정한 출력 특성을 나타내고 있음을 확인하였다.


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그림 1. 동적 범위 확장을 위한 구성도 Fig. 1. Configuration for dynamic range extension.

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그림 2. 정상 경로 설계 Fig. 2. Normal path design.

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그림 3. 증폭 경로 설계 Fig. 3. Amplification path design.

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그림 4. 클럭 구동경로 설계 Fig. 4. Clock driving path design.

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그림 5. 모듈 제작 형상 Fig. 5. Photograph of the fabricated module.

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그림 6. 클럭경로 측정 결과 Fig. 6. Measurement result of clock path.

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그림 7. 입력 레벨에 따른 A/D 모듈 출력 특성 Fig. 7. Output performance of the A/D module with respect to input level.

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그림 8. 주파수에 따른 A/D 모듈 특성 Fig. 8. A/D module performance with respect to frequency.


  1. V. Greger-Hansen, S. M. Brocket, and P. E. Cahill, "A stacked A-to-D converter for increased radar signal processor dynamic range," in Proceedings of the 2001 Radar Conference, Atlanta, GA, USA, 2001, pp. 169-174.
  2. S. R. Duncan, V. Gregers-Hansen, and J. P. McConnell, "A stacked analog-to-digital converter providing 100 dB of dynamic range," in IEEE International Radar Conference, Arlington, VA, May 2005, pp. 31-36.
  3. P. M. Cruz, N. B. Carvalho, "Enhanced architecture to increase the dynamic range of SDR receivers," in IEEE Radio and Wireless Symposium, Phoenix, AZ, Jan. 2011, pp. 331-334.
  4. G. Ulbricht, "Dynamic range extension for HF receiver frontend," in IEEE Radio and Wireless Symposium(RWS), Austin, TX, 2013, pp. 226-228.