CMOS technology 기반의 고주파 직접회로에서는 충분한 이득과 안정성을 얻기 위하여 inductor, capacitor와 같은 수동 소자를 적절히 사용하여 설계하여야 한다. 이와 같은 수동 소자는 CMOS 집적회로에서 넓은 면적을 차지하는 단점이 있다. 고주파 증폭기의 부하를 능동 소자로 대체하게 되면 작은 크기로 회로의 제작이 가능하게 되나, 능동 소자는 수동 소자에 비하여 선형 특성이 좋지 않기 때문에 실제로 고주파 증폭기 설계에 사용하지 않는다. 본 논문에서는 이와 같은 능동 소자의 비선형성을 억제하면서, 동시에 회로의 크기를 줄일 수 있는 기능성 능동 부하를 적용한 고주파 증폭기를 설계하였다. 기능성 능동 부하는 2개의 MOSFET은 대칭으로 연결된 구조를 가지며, 하나의 MOSFET은 일반적인 load로 동작하며, 다른 MOSFET은 gate에 가변 전압을 인가함으로써, 증폭기의 전달함수를 변화시킬 수 있다. 이와 같은 특성을 이용하여 고주파 증폭기의 선형성을 보상할 수가 있다.
In this paper, a 2.4 GHz low-voltage CMOS double-balanced down-conversion mixer using neutralization technique has been proposed and verified by circuit simulations and measurements. The grounded source structure was used for low-voltage operation. The neutralization technique was used to improve a conversion gain. The proposed mixer is fabricated in $0.25{\mu}m$ CMOS process for a 2.4 GHz wireless receiver. The mixer consumes 1.94 mW and gives conversion gain of 5.66 dB, input IP3 of 0.7 dBm and P1dB of -11.2 dBm at 1.5 V power supply. Measured results for the designed mixer show improved conversion gain of 2.86 dB over conventional mixer of grounded source structure.
Kim, Chang-Wan;Duong, Quoc-Hoang;Lee, Seung-Sik;Lee, Sang-Gug
ETRI Journal
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제30권4호
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pp.526-534
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2008
This paper presents a fully integrated 0.13 ${\mu}m$ CMOS MB-OFDM UWB transmitter chain (mode 1). The proposed transmitter consists of a low-pass filter, a variable gain amplifier, a voltage-to-current converter, an I/Q up-mixer, a differential-to-single-ended converter, a driver amplifier, and a transmit/receive (T/R) switch. The proposed T/R switch shows an insertion loss of less than 1.5 dB and a Tx/Rx port isolation of more than 27 dB over a 3 GHz to 5 GHz frequency range. All RF/analog circuits have been designed to achieve high linearity and wide bandwidth. The proposed transmitter is implemented using IBM 0.13 ${\mu}m$ CMOS technology. The fabricated transmitter shows a -3 dB bandwidth of 550 MHz at each sub-band center frequency with gain flatness less than 1.5 dB. It also shows a power gain of 0.5 dB, a maximum output power level of 0 dBm, and output IP3 of +9.3 dBm. It consumes a total of 54 mA from a 1.5 V supply.
본 논문은 다중대역 송수신기 CMOS RFIC 단일 칩을 위한 광대역 델타시그마 분수분주형 주파수합성기에 관한 것이다. 광대역 VCO의 LC Tank에 6-bit Switched Capacitor Array Bank를 작용하여 2340~3940 MHz의 출력주파수 범위를 가지도록 하였으며, 위상동기 전 Capacitor Bank Code를 선택하기위한 VCO Frequency Calibration 회로는 전체 주파수대역에서 $2{\mu}s$이하로 보정을 마치는 뛰어난 성능을 보여준다. 광대역 VCO로부터 T-DMB/DAB/FM Radio의 LO 신호를 생성하기 위해 선택 가능한 다중분주비 ${\div}2$, ${\div}16$, ${\div}32$를 가지는 LO 신호 발생기는 L-Band (1173 ~ 1973 MHz), VHF-III (147 ~ 246 MHz), VFH-II (74~123 MHz)에서 I/Q신호를 생성한다. Integrated Phase Noise는 전체 대역에서 0.8 degree RMS 이하로 측정되어 매우 낮은 위상잡음을 보여주었다. 또한, VCO Frequency Calibration 시간을 포함하는 주파수합성기의 전체 동기시간은 $50{\mu}s$ 이하로 측정되었다. 이 광대역 델타시그마 분수분주형 주파수합성기는 $0.13{\mu}m$ CMOS공정으로 제작되었으며, 1.2 V 전원전압에서 15.8 mA의 전류를 소모한다.
0.35m CMOS공정을 이용하여 MOSFET의 RF특성을 평가하였다. 채널길이(L-0.25~0.8m)와 채널폭(W=50~600m) 및 바이어스 전압의 변화에 따른 RF특성을 분석하였으며, 차단주파수$f_T$는 최대 22GHz, 최대공진주파수($f_{max}$)는 최대 28GHz의 값을 얻었다. 채널폭의 변화에 대해서 차단주파수는 영향을 받지 않았으며, 최대공진주파수는 감소하는 경향을 보였고, 채널길이 증가에 대해서는 차단주파수 및 최대공진주파수 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 최소잡음지수는 채널폭이 증가할수록 감소하고 채널길이가 증가할수록 증가하는 경향을 얻었는데, 2GHz에서 최소 0.45dB의 값을 얻었다. 평가결과로부터 0.35m CMOS공정이 2GHz대역의 상업용 RFIC 구현에 충분한 RF특성을 보유하고 있음을 확인할 수 있었으며, 바이어스 및 채널폭과 길이변화에 대한 CMOS 트랜지스터의 RF 특성분석을 통하여 RF 회로설계에 대한 지침을 제시하였다.
RoF 링크 시스템을 적용한 무선 근거리 통신망(IEEE 802.11b/g)의 중심 주파수 대역인 2.4 GHz에서 저가의 Febry-Perot 레이저 다이오드를 이용한 피드포워드 광송신기를 제작 및 측정 하였다. 제작된 피드포워드 광송신기의 측정 결과는 2.4 GHz에서 주신호의 간격이 10 MHz이고 크기가 -4 dBm인 입력 신호에서 피드포워드 보상기법을 적용하기 전보다 3차 상호 변조 왜곡 신호가 22.9 dB 개선되었다. 제작된 피드포워드 광송신기의 전자소자의 사양을 바탕으로 송신기 집적을 위한 RFIC회로(감쇄기, 증폭기)를 0.18 ${\mu}m$ 공정을 이용하여 설계하였다.
This paper presents a new analytical approach and experimental verification for the improvement of noise performance in phased-array receivers. For analysis purposes, a multi-channel array system is converted into an equivalent single-channel system, such that the two presents the identical signal and noise powers at the output, respectively. We define an effective gain, noise figure, and signal-to-noise ratio in the equivalent system. Through the proposed approach, the noise performance of the array receiver is analyzed in a general and straightforward manner and then compared to that of each individual array channel. In addition, the phase noise of the array system is analyzed in a rigorous manner, showing its effective reduction by a factor of the array size. The predicted improvement of the noise performance is experimentally confirmed with a CMOS integrated phased-array receiver.
In this paper, the effect of underpass structure on quality factor and breakdown voltage of octagonal inductors which were fabricated with 90 nm complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology for radio frequency integrated circuit (RFIC) was studied. It was found that quality factor and breakdown voltage of inductors with more than one metal layer for underpass showed improved properties compared to those with one metal layer. However, little change of quality factor and breakdown voltage was observed between the inductors with two and more than two metal layers for underpass. Therefore, underpasses with two metal layers are promising for RFIC designs of the octagonal inductors in 90 nm CMOS technology.
This paper introduces an efficient voltage multiplier circuit for improved voltage gain and power efficiency of radio frequency identification (RFID) tags. The multiplier is fully integratable and takes advantage of both passive and active circuits to reduce the required input power while yielding the desired DC voltage. A six-stage voltage multiplier and an ultralow power voltage regulator are designed in a 0.13 ${\mu}m$ complementary metal-oxide semiconductor process for 2.45 GHz RFID applications. The minimum required input power for a 1.2 V supply voltage in the case of a 50 ${\Omega}$ antenna is -20.45 dBm. The efficiency is 15.95% for a 1 $M{\Omega}$ load. The regulator consumes 129 nW DC power and maintains the reference voltage in a 1.1% range with $V_{dd}$ varying from 0.8 to 2 V. The power supply noise rejection of the regulator is 42 dB near a 2.45 GHz frequency and performs better than -32 dB from 100 Hz to 10 GHz frequencies.
본 논문에서는 3가지 형태의 CMOS 직교 신호 발생 전압 제어 발진기를 설계 및 제작하여 위상 잡음 특성을 비교하였다. 첫 번째 구조는 PMOS를 이용하여 두개의 Colpitts 발진기를 구성한 후 이를 상호 결합시킨 구조이다. 두 번째와 세번째 구조는 각각 일반적인 LC VCO와 펼형 콜피츠 구조에 주파수 2분주기를 연결하여 직교신호를 얻는 구조이다. 모의실험 결과 콜피츠 구조를 사용한 구조가 LC 발진기를 사용하였을 때에 비해 위상 잡음 특성이 6 dB 이상 개선되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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