선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 다중 표준 주파수 변환기와 이를 위한 스위칭 인덕터 매칭 네트워크에 대해서 소개할 것이다. 0.
- 트랜지스터의 너비에 따라 Rsw와 Cp의 값이 어떻게 변하는지 살펴보고 기생 성분들이 삽입손실에 미치는 영향에 대해 살펴보겠다. TSMC 0.
제안 방법
- 것이다. 0.18 um CMOS 공정의 NMOS 스위치 모델링을 통해 삽입손실을 최소화할 수 있는 스위치 너비를 결정하고 온칩 소자만을 이용하여 주파수 변환기를 설계하였다. 이전에 오프칩 소자를 이용하여 검증했던 일을回 온칩으로 설계하였으며 성능을 최적화 하였다.
- 대해 살펴보겠다. TSMC 0.18 um 공정을 가지고 MATLAB과 SPECTRERF 툴을 이용하여 모델링하였다. Ms가 꺼졌을 때, 스위치 트랜지스터 MS의 너비가 커질수록 Rsw는 작아졌고 Cp는 커지는 것을 확인할 수 있었다.
- 높은 선형성과 포트간의 격리 특성이 좋은 Gilbert cell 차동 주파수 변환기를 사용하였다. 그림 4의 Mi과 M2는 주파수 변환기의 드라이브 단으로 신호를 증폭시키는 역할을 하며 M3~M6는 주파수 변환기의 스위칭 단으로 높은 주파수의 신호를 기저대역이나 낮은 주파수 대역으로 하향시키는 역할을 한다.
- 다양한 표준을 수용할 수 있는 주파수 변환기를 0.18 um CMOS 공정을 이용하여 설계하였으며 시뮬레이션은 CADENCE사의 SPECTRERF를 이용하여 수행하였다. 그림 5는 제작된 다중 표준 주파수 변환기의 칩 사진이며 그 크기는 1.
- 설계된 주파수 변환기 코어에 5 GHz 대역에서 매칭이 되도록 C 값과 L2 값을 결정하고 그 후에 Li과 Ms를 추가하여 다중 표준 주파수 변환기 설계를 완성하였다. 스위치 트랜지스터 Ms의 게이트 전압을 조정함으로서 원하는 주파수를 선택할 수 있다.
- 18 um CMOS 공정의 NMOS 스위치 모델링을 통해 삽입손실을 최소화할 수 있는 스위치 너비를 결정하고 온칩 소자만을 이용하여 주파수 변환기를 설계하였다. 이전에 오프칩 소자를 이용하여 검증했던 일을回 온칩으로 설계하였으며 성능을 최적화 하였다. LNA와 주파수 변환기 사이의 인터스테이지 매칭을 조절함으로써 다중 표준을 수용할 수 있으며 5 GHz를 위한 매칭 회로 앞에 하나의 인덕터와 스위치만을 추가하여 2 GHz 대역의 신호를 수용할 수 있기 때문에 제안된 주파수변환기는 크기와 비용 면에서 효율적이다.
성능/효과
- 7 dBm의 IIP3 값을 가졌다. 2.1 GHz 대역과 5.8 GHz에서의 성능차가 크게 나타났는데, 두 대역간의 성능의 차를 줄이는 것이 필요하다. 설계된 주파수 변환기의 다른 성능들이 표 1에 요약되어 있으며 기존의 연구 결과와 비교되어 있다.
- 이전에 오프칩 소자를 이용하여 검증했던 일을回 온칩으로 설계하였으며 성능을 최적화 하였다. LNA와 주파수 변환기 사이의 인터스테이지 매칭을 조절함으로써 다중 표준을 수용할 수 있으며 5 GHz를 위한 매칭 회로 앞에 하나의 인덕터와 스위치만을 추가하여 2 GHz 대역의 신호를 수용할 수 있기 때문에 제안된 주파수변환기는 크기와 비용 면에서 효율적이다.
- 18 um 공정을 가지고 MATLAB과 SPECTRERF 툴을 이용하여 모델링하였다. Ms가 꺼졌을 때, 스위치 트랜지스터 MS의 너비가 커질수록 Rsw는 작아졌고 Cp는 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이때 Rsw의 크기는 10 -400 MW으로 매우 큰 값을 가졌으며 Cp는 최대 100 fF으로 매우 작았다.
- 7 dBm 으로 비교적 낮았는데 이는 주파수 변환기의 전압 이득이 높았기 때문이다. 고주파 모드인 5 GHz 대역에서는 상대적으로 낮은 전압 이득으로 인해 높은 선형성을 보였고 0〜 1.7 dBm의 IIP3 값을 가졌다. 2.
- 하지만 능동 인덕터回를 사용하게 되면 큰 추가 전력 소모가 발생하기 때문에 휴대용 단말기에 사용하기는 어렵다. 마지막으로 가변수동 매칭 방법은 스위칭이 가능한 인덕터와 커패시터同를 이용하여 필요에 따라 매칭을 재구성 하는 것으로 능동 가변 매칭 방법에 비해 다소 유연성은 떨어지지만 추가적인 전력 소모가 없고 신호를 선택적으로 받아들이기 때문에 광대역 매칭에 비해 스퓨리어스에 강한 장점을 가진다.
- 9 GHz 대역에서 동작한다. 매칭 네트워크 내의 스위치를 끄고 켬에 따라 동작 주파수가 결정되고 원하는 주파수 대역전체에서 -13 dB 이하의 반사 손실을 갖으며 매칭 회로내의 스위치 너비를 최적화함에 따라 각 대역의 표준에서 요구하는 성능을 모두 만족시킬 수 있었다. 스위치와 인턱터 하나만을 추가하여 다중 표준용으로 사용할 수 있었으므로 크기와 가격 면에서 효율적이었으며 추가적인 전력소모 없이 2 GHz와 5 GHz 대역 모두에서 8.
- 스위치가 꺼졌을 때의 Rsw와 Cp는 전체 회로 성능에 큰 영향을 미치지 않는다. 스위치가 켜졌을 때를 살펴보면, 그림 2에서 보는 바와 같이 스위치의 너비가 커짐에 따라 Rsw는 작아지고 야는 커지는 것을 알 수 있었으며 스위치가 꺼졌을 때보다 Cp의 값이 더욱 많이 커지는 것을 확인할 수 있었다.
- 그림 8에서는 스위치 트랜지스터가 켜졌을 때의 전압 이득과 N压를 보여준다. 스위치를 켰을 때의 설계된 주파수 변환기는 5 GHz 대역에서 동작하며 약 9 dB의 전압 이득과 13 <©의 NF를 가졌다. 주파수가 높아짐에 따라 gm 값이 작아졌고 또 매칭회로에 삽입손실로 인하여 2 GHz 대역과 비교할 때 비교적 낮은 전압이득을 얻었다.
- 매칭 네트워크 내의 스위치를 끄고 켬에 따라 동작 주파수가 결정되고 원하는 주파수 대역전체에서 -13 dB 이하의 반사 손실을 갖으며 매칭 회로내의 스위치 너비를 최적화함에 따라 각 대역의 표준에서 요구하는 성능을 모두 만족시킬 수 있었다. 스위치와 인턱터 하나만을 추가하여 다중 표준용으로 사용할 수 있었으므로 크기와 가격 면에서 효율적이었으며 추가적인 전력소모 없이 2 GHz와 5 GHz 대역 모두에서 8.8 mW 전력소모를 보였다. 제안된 주파수 변환기의 동작 주파수 선택에 대한 유연성을 높일 수 있는 매칭 방법 연구가 필요하며 진행 중에 있다.
- 스위치를 켰을 때의 설계된 주파수 변환기는 5 GHz 대역에서 동작하며 약 9 dB의 전압 이득과 13 <©의 NF를 가졌다. 주파수가 높아짐에 따라 gm 값이 작아졌고 또 매칭회로에 삽입손실로 인하여 2 GHz 대역과 비교할 때 비교적 낮은 전압이득을 얻었다. 측정결과는 2 GHz 대역과 마찬가지로 시뮬레이션 결과와 비슷하였다.
- 측정결과 2.1 〜2.5 GHz 대역에서의 평균 전압 이득은 약 15dB였으며 NF는 약 9.5 dB였다. 고려하지 못했던 기생성분으로 인한 약간의 차이가 있을 뿐 시뮬레이션과 비슷한 결과 값을 얻었다.
후속연구
- 설계된 주파수 변환기는 2 GHz 대역과 5 GHz 대역의 넓은 주파수대역을 모두 수용하는 것이 가능하지만 미세 조정의 기능이 없다. 스위칭이 가능한 인덕터 뿐 아니라 스위칭이 가능한 커패시터同도 사용한다면 넓은 범위 뿐 아니라 미세 조정도 가능할 것이다. 하지만 [6]과 달리 온칩소자로 스위칭 커패시터와 인덕터를 모두 구현하는 것은 0.
- 8 mW 전력소모를 보였다. 제안된 주파수 변환기의 동작 주파수 선택에 대한 유연성을 높일 수 있는 매칭 방법 연구가 필요하며 진행 중에 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.