본 논문에서는 MINT의 0.1㎛ PHEMT MIMIC 공정을 이용하여 제작한 광대역 증폭기와 주파수 혼합기를 사용해서 60㎓ 무선랜 송ㆍ수신 시스템을 설계 제작하였다. RF단 송신기의 출력파워는 0㏈m, 이득은 1.7㏈ 얻었고, 수신기의 노이즈 특성은 4.2㏈, 이득은 1.57㏈를 얻었다. 구현된 시스템은 통신거리 35m이상 거리에서 BER 10/sup -6/ 이하로 통신할 수 있다. 신호의 왜란과 은닉성이 강한 DSSS 방식을 사용하여, 단거리 비밀 통신을 목적으로 개발하였다.
This paper reports a high power 60 GHz push-push oscillator fabricated using 0.12 um metamorphic high electron-mobility transistors (mHEMTs). The devices with a $0.1{\mu}m$ gate-length exhibited good DC and RF characteristics such as a maximum drain current of 700 mA/mm, a peak gm of 660 mS/mm, and an $f_T$ of 170 GHz. By combining two sub-oscillators having $6{\times}50{\mu}m$ periphery mHEMT, the push-push oscillator achieved a 6.3 dBm of output power at 59.5 GHz with more than -35 dBc fundamental suppression. This is one of the highest output power obtained using mHEMT technology without buffer amplifier, and demonstrates the potential of mHEMT technology for cost effective millimeter-wave commercial applications.
Low-Temperature-cofired ceramics (LTCC) antenna packages have been extensively researched and utilized in recent years due to its excellent electrical properties and ease of implementing dense package integration topologies. This paper introduces some of the key research and development activities using LTCC packaging solutions for 60 GHz antennas at Samsung Electronics [1]. The LTCC 60 GHz antenna element topology is presented and its measured results are illustrated. However, despite its excellent performance, the high cost issues incurred with LTCC at millimeter wave (mmWave) frequencies for antenna packages remains one of the key impediments to mass market commercialization of mmWave antennas. To address this matter, for the first time to the author's best knowledge this paper alleviates the high cost of mmWave antenna packaging by devising a novel, broadband antenna package that is wholly based on low-cost, high volume FR4 Printed Circuit Board (PCB). The electrical properties of the FR4 substrate are first characterized to examine its feasibility at 60 GHz. Afterwards a compact multi-layer antenna package which exhibits more than 9 GHz measured bandwidth ($S_{11}{\leq}-10$ dB) from 57~66 GHz is devised. The measured normalized far-field radiation patterns and radiation efficiency are also presented and discussed.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제16권5호
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pp.650-656
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2016
Voltage controlled oscillator (VCO) is widely used circuit component in high-performance microprocessors and modern communication systems as a frequency source. In present work, VCO designs using the different combination of NAND gates with three transistors and CMOS inverter are reported. Three, five and seven stages ring VCO circuits are designed. Coarse and fine tuning have been done using two different supply sources. The frequency with coarse tuning varies from 3.31 GHz to 5.60 GHz in three stages, 1.77 GHz to 3.26 GHz in five stages and 1.27 GHz to 2.32 GHz in seven stages VCO respectively. Moreover, for fine tuning frequency varies from 3.70 GHz to 3.94 GHz in three stages, 2.04 GHz to 2.18 GHz in five stages and 1.43 GHz to 1.58 GHz in seven stages VCO respectively. Results of power consumption and phase noise for the VCO circuits are also been reported. Results of proposed VCO circuits have been compared with previously reported circuits and present circuit approach show significant improvement.
본 논문에서는 대역저지 특성을 갖는 초광대역(UWB: ultra wideband) 안테나를 설계 및 구현하였다. 제안된 안테나는 슬롯을 가진 평면 방사 패치와 패치 아래 양쪽과 뒷면 접지면으로 구성되어있다. 평면 방사 패치 내에 있는 슬롯들로써 대역을 저지하며 U-모양의 슬롯은 WLAN(wireless local area network, 5.15~5.825 GHz) 대역을, n-모양의 슬롯은 X-Band(7.25~8.395 GHz) 대역을 저지하는데 각각 기여한다. 그리고 저지 대역을 제외한 UWB(3.10~10.60 GHz) 전체 대역의 전압정재파비(VSWR: voltage standing wave ratio)를 2.0 이하로 만족시키기 위해 평면 방사 패치와 접지면에 변형을 주었다. 제안된 안테나의 설계과정과 전산모의실험에는 Ansoft사의 HFSS(high frequency structure simulator)를 사용하였다. 전산모의실험된 안테나는 3.10~10.60 GHz에서 저지 대역인 5.15~5.94 GHz, 7.02~8.45 GHz를 제외한 구간에서 전압정재파비는 2.0 이하를 만족하며, 구현된 안테나의 측정 결과는 저지 대역인 5.12~5.95 GHz, 7.20~8.58 GHz를 제외한 구간에서 전압정재파비는 2.0 이하를 만족한다.
본 연구는 미래의 무선 및 유비쿼터스 통신을 위한 광/밀리미터파 신호의 직접 변환(생성) 실험을 50-60 GHz 범위에서 광 기술을 응용하여 성공적으로 수행하였다. 이 실험에서 22.5mW의 광신호가 광 도파로 내에 입사되었고, 밀리미터파 도파관 내부로 방사된 밀리미터파 신호는 밀리미터파 검출기에 의해 검출되었다. 밀리미터파 신호의 스펙트럼 선폭은 1 KHz이하를 나타냈다. 또, 50-60GHz 범위에서, 밀리미터파 신호의 Power 피크치 변위가 1.2dBm 이하인 이득특성을 나타냈다.
본 논문에서는 마이크로스트립 안테나의 좁은 대역폭 문제를 개선하여 IEEE 802.11a의 표준규격(가. $5.15{\sim}5.25$[GHz], 나. 5.25${\sim}5.35$[GHz], 다. $5.725{\sim}5.875$[GHz])을 모두 포함할 수 있는 5[GHz]대역 광대역, 고 이득 안테나를 설계하였다. 설계된 패치 안테나는 소형화를 위해 분리되어진 방사패치와 기생패치 사이에 유전체(폴리우레탄 : ${\varepsilon}_r=6.5$)를 삽입하여 공진주파수를 조정하였으며, 공기에 의해 분리되어진 방사패치와 접지면을 폼(${\varepsilon}_r=1.03$)으로 고정시켰다. 설계된 안테나의 주파수 대역폭(VSWR 2:1)은 $4.9[GHz]{\sim}6.1[GHz]$까지 약1.2[GHz]의 광대역 특성을 보였으며, 또한 E-평면과 H-평면 이득은 12[dBi]이상, 3[dB] 빔폭은 E-평면 $30^{\circ}$와 H-평면 $60^{\circ}$이상의 개선된 특성을 보였다.
본 논문에서는 2.4GHz 대역에서의 응용을 위한 광대역 RF 모들을 설계하고 제작하였다. 무선 주파 신호를 중간 주파수로 변환하기 위한 RF 모듈은 3단 증폭기로 이루어진 저잡음 증폭기(LNA), 단종단 게이트 믹서, 정합 회로, 헤어핀 라인 대역 통과 필터, 쳬비셰프 저역 통과 필터로 구성하였다. 저잡음 증폭기는 높은 이득과 안정도를 갖도록 설계하였으며, 단종단 게이트 믹서는 높은 변환이득과 넓은 동작 영역을 갖도록 설계하였다. 광대역 RF모듈의 해석에서는 복합화된 하모닉 밸런스드 기법을 사용하여 RF모듈의 동작 특성을 해석하였다. 설계된 RF 모듈은 55.2dB의 변환이득, 1.54dB의 낮은 잡음 특성, $-120{\sim}-60dBm$의 넓은 RF전력 동작 영역, -60dBm의 낮은 고조파 성분 그리고 RF, IF, LO포트 간에 우수한 분리 특성을 갖는다.
기존의 수동 스위치를 사용한 스위치-라인 타입 위상변화기의 수동 스위치를 스위칭 증폭기로 대체한 60GHz CMOS 능동위상변화기를 소개하였다. 능동스위치 위상변화기는 능동스위치 블록과 수동 딜레이 네트워크 블록 구성되며, 기존의 vector-sum 위상변화기와 비교해 간단한 회로 구성이 가능하다. 능동스위치 블록은 On-Off state에 따라 다르게 요구되는 입출력 저항을 고려하여 설계하였고, 수동 딜레이 네트워크 블록은 회로의 크기를 최소화하기 위하여 일반적인 microstrip line 대신 lumped 인덕터와 커패시터를 사용하여 구성하였다. TSMC 65nm CMOS 공정을 이용하여 1-bit 위상변화기를 제작 및 측정하였으며, 그 결과 65GHz에서 평균 -4.0dB 의 삽입손실과 120도의 위상차를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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