보고서 정보
주관연구기관 |
한국과학기술원 Korea Advanced Institute of Science and Technology |
연구책임자 |
홍성철
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-06 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201800004286 |
과제고유번호 |
1711037309 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-04-28
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키워드 |
RF CMOS 전력증폭기.디지털 전력증폭기.다중밴드.다중모드.선형화.가변 매칭회로.디지털 제어.초고주파 선단.단일 칩.RF CMOS PA.Digital PA.Multiple Band.Multiple Mode.Linearization.reconfigurable matching network.Digitally assisted.RF front-end module Single chip.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800004286 |
초록
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연구의 목적 및 내용
오늘날의 무선단말기는 여러 가지 통신 표준을 수용하기 위해서 다수의 전력증폭기를 사용하고 있다. 또한, 여러 개의 전력증폭기들은 GaAs 물질을 기반으로 하여 CMOS 아날로그 제어회로들과 Hybrid 형태의 Front-end-module로 구현되어 있어서, 그 수가 많아짐에 따라 무선단말기의 부피가 매우 커지고 가격이 상승하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 Universal한 디지털 제어 다중모드/다중밴드 RF CMOS 전력증폭기의 개발을 목표로 한다. 다중모드/다중밴드 CMOS 전력증폭기
연구의 목적 및 내용
오늘날의 무선단말기는 여러 가지 통신 표준을 수용하기 위해서 다수의 전력증폭기를 사용하고 있다. 또한, 여러 개의 전력증폭기들은 GaAs 물질을 기반으로 하여 CMOS 아날로그 제어회로들과 Hybrid 형태의 Front-end-module로 구현되어 있어서, 그 수가 많아짐에 따라 무선단말기의 부피가 매우 커지고 가격이 상승하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 Universal한 디지털 제어 다중모드/다중밴드 RF CMOS 전력증폭기의 개발을 목표로 한다. 다중모드/다중밴드 CMOS 전력증폭기 개발을 통하여 여러 개의 전력증폭기가 하나의 전력증폭기로 대체되어짐에 따라 단말기의 부피감소 및 단가절감을 얻으며, 디지털 제어신호를 통하여 전력증폭기 효율성과 선형성 향상을 얻고자 한다.
연구결과
첫째, 오늘날 널리 사용되고 있는 LTE, WLAN 신호의 선형성을 만족하는 CMOS 선형 전력 증폭기의 완성된 칩 및 설계 기술 방법, 그리고 CMOS 전력 증폭기의 선형성을 향상시키기 위한 선형화 기술들을 본 과제를 통해 개발하였다. 또한, 여러 개의 전력 증폭기를 대체할 수 있는 하나의 다중모드 다중밴드 CMOS 전력 증폭기 설계 기술을 연구하였으며, 실제로 구현된 칩은 상용화에 가까운 우수한 결과를 가지는 것을 확인할 수가 있다.
둘째, Polar 방식의 디지털 CMOS 전력 증폭기 설계 기술 및 완성된 칩을 개발하였고, 이것은 향후에 모든 선형 전력 증폭기를 대체할 수 있는 디지털 전력 증폭기가 될 것으로 보고있다. 다중밴드와 다중밴드를 위해 적용된 reconfigurable 매칭 방법에 대한 연구와 그것을 실제로 적용한 디지털 전력 증폭기의 칩의 구현이 본 과제에서 연구되었다. 다중모드 다중밴드 디지털 전력 증폭기는 5-10년 후에 상용화가 가능할 것으로 판단한다.
연구결과의 활용계획
오늘날의 RF 전력증폭기는 화합물 반도체로 구현하고 있으며 GSM / WCDMA / LTE / Wifi 와 같은 무선 통신 표준에 따라 각각의 칩이 필요하다. Universal RF CMOS 전력증폭기는 각각의 전력증폭기들과 제어회로를 하나의 칩으로 집적하여 RF front-end 기술의 획기적인 발전은 물론, 그 크기와 단가를 획기적으로 줄여서 휴대폰, 태블릿과 같은 무선기기들, 차량, 보안, 웨어러블 디바이스, 홈 네트워크 등 여러 분야에서 기술향상에 막대한 영향을 줄 것이다. 현재 RF 전력증폭기 시장규모는 50억 달러로 추정되며, 관련 응용기기 시장 규모는 1000억 달러 이상으로 추정된다. 이러한 기술의 발전은 우리나라 산업발전에 큰 기여를 할 수 있다.
(출처 : 요약문 4p)
Abstract
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Purpose&contents
Several kinds of RF power amplifiers (PAs) which have different frequency bands and different operation modes are always necessary for a mobile terminal to support several standards and modes. Also, GaAs PAs are used with separated analog biasing and controling CMOS chips in a hy
Purpose&contents
Several kinds of RF power amplifiers (PAs) which have different frequency bands and different operation modes are always necessary for a mobile terminal to support several standards and modes. Also, GaAs PAs are used with separated analog biasing and controling CMOS chips in a hybrid front-end module. This approach is very expensive and bulky, as the number of PAs increases to support many standards.
Therefore, we are going to research and implement a digitally assisted universal RF CMOS PA which can support multiple modes and multiple bands with a single hardware. It causes the cost and volume reduction of a wireless communication terminal. Also, it improves the efficiency and linearity of the PA from the digitally controled signal.
Result
First, we developed the complete chip and design method of a CMOS linear power amplifier (PA) satisying the linerity of LTE and WLAN signals widely used today, and the linearization techniques to improve the linearity of the CMOS PAs in this project. In addition, we researched design techniques of the multi-mode multi-band CMOS PAs. The implemented chips show excellent results close to commercial products,
Second, we developed a polar-type digital CMOS PA, and the developed digital PAs will be replaced most of the linear PAs in the future. we researched on reconfigurable matching methods applied for multiple bands and multiple bands and implemented chips of the digital PAs. In this project, we designed a multi-band multi-mode digital PA. we expect this would be commercially available after 5-10 years.
Expected Contribution
Recently, most of RF PAs used in the mobile phone are implemented using compounds process. Therefore, RF front-end chip needs several PAs for each communication standards; GSM, WCDMA, LTE, and WLAN. The universal RF CMOS PA, which can be implemented with several PAs and control circuits in a single chip, reduces costs and sizes in the phone. It makes huge effect to various fields; wireless devices, security, vehicles, wearable devices, home networks, and so on.
The market size of RF PA and its applications are estimated as $5 billion and more than $100 billion, respectively. We expect that the development of RF technology contributes to the growth of industry.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 59
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 67
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 68
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 72
- 8. 참고문헌 ... 72
- 9. 연구성과 ... 73
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 80
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 80
- 12. 기타사항 ... 84
- 별첨1 대 표 연 구 실 적 ... 85
- 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 95
- 끝페이지 ... 196
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