기존의 저잡음 증폭기 (LNA)는 화합물 반도체를 이용하여 제작한 협대역 통신 위주로 연구되어왔다. 그러나 값 싸고 집적화가 용이한 상보성 금속 산화막 반도체 (CMOS) 공정기술의 발달과 2002년 미국 연방통신위원회 (FCC)에서 근거리 (10m 이내)에서 초고속 통신을 할 수 있는 초광대역 무선통신 (...
기존의 저잡음 증폭기 (LNA)는 화합물 반도체를 이용하여 제작한 협대역 통신 위주로 연구되어왔다. 그러나 값 싸고 집적화가 용이한 상보성 금속 산화막 반도체 (CMOS) 공정기술의 발달과 2002년 미국 연방통신위원회 (FCC)에서 근거리 (10m 이내)에서 초고속 통신을 할 수 있는 초광대역 무선통신 (UWB) 표준을 승인함으로써 본격적으로 UWB 시스템 개발에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이에 본 논문에서는 수 백 Mbps 이상의 초고속 통신이 가능한 UWB 무선통신에 적용할 수 있는 LNA를 0.18 마이크론 공정 기술을 사용하여 3.1 ~ 10.6 GHz 주파수 대역에서 동작할 수 있도록 설계하였다. UWB LNA는 공통 소스 구조를 채택하고 입력단에 병렬로 인덕터를 달아서 광대역 매칭을 하였으며, 고이득을 유지하면서 전력 소모를 줄이기 위해서 Cascode 증폭기를 DC적으로 2단 적층한 전류 재사용 (current-reused) 기법을 적용하여 설계되었다. 모의실험 결과 설계된 LNA는 1.8 V의 공급전압을 인가하여 소모전력은 5.3 mW, 입력 반사 손실은 -7 ~ -10 dB, 출력 반사 손실은 -14 dB, 전력 이득은 19.5 ~ 21 dB, 입력의 IP3는 -14 dBm, 잡음지수는 3 dB 이하의 특성을 보였다. 설계된 회로는 기존의 UWB LNA와 비교하여 높은 이득을 얻을 수 있고, 소모 전력을 많이 줄일 수 있는 장점을 가진다.
기존의 저잡음 증폭기 (LNA)는 화합물 반도체를 이용하여 제작한 협대역 통신 위주로 연구되어왔다. 그러나 값 싸고 집적화가 용이한 상보성 금속 산화막 반도체 (CMOS) 공정기술의 발달과 2002년 미국 연방통신위원회 (FCC)에서 근거리 (10m 이내)에서 초고속 통신을 할 수 있는 초광대역 무선통신 (UWB) 표준을 승인함으로써 본격적으로 UWB 시스템 개발에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이에 본 논문에서는 수 백 Mbps 이상의 초고속 통신이 가능한 UWB 무선통신에 적용할 수 있는 LNA를 0.18 마이크론 공정 기술을 사용하여 3.1 ~ 10.6 GHz 주파수 대역에서 동작할 수 있도록 설계하였다. UWB LNA는 공통 소스 구조를 채택하고 입력단에 병렬로 인덕터를 달아서 광대역 매칭을 하였으며, 고이득을 유지하면서 전력 소모를 줄이기 위해서 Cascode 증폭기를 DC적으로 2단 적층한 전류 재사용 (current-reused) 기법을 적용하여 설계되었다. 모의실험 결과 설계된 LNA는 1.8 V의 공급전압을 인가하여 소모전력은 5.3 mW, 입력 반사 손실은 -7 ~ -10 dB, 출력 반사 손실은 -14 dB, 전력 이득은 19.5 ~ 21 dB, 입력의 IP3는 -14 dBm, 잡음지수는 3 dB 이하의 특성을 보였다. 설계된 회로는 기존의 UWB LNA와 비교하여 높은 이득을 얻을 수 있고, 소모 전력을 많이 줄일 수 있는 장점을 가진다.
Recently, the need for ultra-wideband (UWB) systems is in steady rise for high data rate and multi-band applications. This work presents a low power low noise CMOS amplifier for UWB system applications. To reduce the power consumption and attain the high power gain, two Cascode amplifiers were stack...
Recently, the need for ultra-wideband (UWB) systems is in steady rise for high data rate and multi-band applications. This work presents a low power low noise CMOS amplifier for UWB system applications. To reduce the power consumption and attain the high power gain, two Cascode amplifiers were stacked in DC. Designed with 0.18 μm CMOS technology, the proposed LNA achieves 19.5 ~ 21.5 dB power gain, less than 3 dB noise figure, and the power consumption of 5.3 mW from a 1.8 V supply voltage in the full UWB band. The proposed UWB LNA has a merit to reduce the power consumption in half while achieving the comparable performances compared to other UWB LNAs. To see the performance degradation at higher GHz frequencies, an electromagnetic (EM) simulation is performed. From the EM simulation, it is known that the interconnection lines in the chip and metal patterns on the PCB degrades the performance of the LNA higher than 5 GHz frequencies. To improve the performance of the LNA, further works are required to optimize the chip layout.
Recently, the need for ultra-wideband (UWB) systems is in steady rise for high data rate and multi-band applications. This work presents a low power low noise CMOS amplifier for UWB system applications. To reduce the power consumption and attain the high power gain, two Cascode amplifiers were stacked in DC. Designed with 0.18 μm CMOS technology, the proposed LNA achieves 19.5 ~ 21.5 dB power gain, less than 3 dB noise figure, and the power consumption of 5.3 mW from a 1.8 V supply voltage in the full UWB band. The proposed UWB LNA has a merit to reduce the power consumption in half while achieving the comparable performances compared to other UWB LNAs. To see the performance degradation at higher GHz frequencies, an electromagnetic (EM) simulation is performed. From the EM simulation, it is known that the interconnection lines in the chip and metal patterns on the PCB degrades the performance of the LNA higher than 5 GHz frequencies. To improve the performance of the LNA, further works are required to optimize the chip layout.
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