초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 밀리미터파와 CMOS 회로를 이용한 위상 배열 안테나 시스템을 하나의 상보성 금속 산화 반도체(CMOS) 집적 회로(IC) 위에 집적하려는 연구임. 이는 이동 통신 및 방송의 증가로 인한 RF 주파수 대역 고갈을 해소하려는 목적. 또한 고속 5세대 이동통신 통신 소형셀 주파수 대역으로 선정된 밀리미터파는 고속 데이터 전송이 가능한 이점을 이용하고자 함. 나노 CMOS 공정 기술을 이용한 고성능 저비용의 밀리미터파 회로를 개발하는 것이 목적임. 구체적으로 CMOS 밀리미터파 모듈 회로인 LNA,

연구의 목적 및 내용
본 연구는 밀리미터파와 CMOS 회로를 이용한 위상 배열 안테나 시스템을 하나의 상보성 금속 산화 반도체(CMOS) 집적 회로(IC) 위에 집적하려는 연구임. 이는 이동 통신 및 방송의 증가로 인한 RF 주파수 대역 고갈을 해소하려는 목적. 또한 고속 5세대 이동통신 통신 소형셀 주파수 대역으로 선정된 밀리미터파는 고속 데이터 전송이 가능한 이점을 이용하고자 함. 나노 CMOS 공정 기술을 이용한 고성능 저비용의 밀리미터파 회로를 개발하는 것이 목적임. 구체적으로 CMOS 밀리미터파 모듈 회로인 LNA, PA, T/R Switch, Phase shifter, MIxer, VCO를 세계 최고 수준으로 설계하고 이를 이용한 CMOS T/R 모듈을 개발하고자 함.

연구결과
1. 낮은 phase error와 높은 선형성을 가지는 W-band CMOS 4-bit phase shifter 설계
2. 낮은 손실과 높은 격리도, 선형성을 가지는 5-6 GHz T/R Switchable balun 설계
3. 낮은 phase imbalance를 가지는 V-W band CMOS distributed step attenuator 설계
4. 초고주파 대역에서 활용 가능한 flexible graphene attenuator 설계
5. 낮은 손실과 높은 격리도 및 선형성을 가지는 K-band T/R switch 설계
6. 낮은 noise figure와 높은 전력이득을 가지는 21.5 GHz CMOS Low-noise amplifier
7. 높은 전력이득과 선형성을 가지는 28 GHz Power amplifier 설계
8. 28 GHz Gillbert cell active up-converter 설계
9. 높은 격리도와 선형성을 가지는 11 GHz multi-gate 이용한 T/R Switch 설계
10. 낮은 손실과 높은 선형성을 가지는 X-band T/R switch 설계
11. 높은 전력 조절을 가지는 SP4T switch 설계
12. Butler matrix를 위한 30GHz absorptive SP4T switch
13. Reactive loaded line을 사용한 wide tuning range VCO

연구결과의 활용계획
본 연구는 국내 주요 반도체 업체에 기술을 이전하여 국내 기술이 5G 통신 기술을 선점하는데 활용될 예정임. 또한 상업적으로 광대역 데이터 통신 시스템, 이동형 위성통신,초고속 WLAN 등에 활용 될 예정이며 국방 산업 분야의 무동형 전자식 레이더 개발, 패트리어트 미사일 시스템을 순수 국산 기술로 생산 및 수출을 하는데 사용될 예정.

CMOS 밀리미터파 회로 기술은 아직 산업화가 되지 않은 신분야로서 이를 이용한 밀리미터파 회로 기술과 위상 배열 안테나 기술은 방송, 통신, 레이더, 센서 등 수많은 분야의 기본이 되는 원천기술임. 따라서, 본 연구 분야 뿐 만 아니라 다양한 분야의 동반 기술력 향상에 활용될 예정.

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
This study is to integrate a phased array antenna system using millimeter wave and CMOS circuit on one CMOS IC. This is intended to eliminate RF frequency band depletion due to the increase of mobile communication and broadcasting.
In addition, the millimeter wave selected as

Purpose&contents
This study is to integrate a phased array antenna system using millimeter wave and CMOS circuit on one CMOS IC. This is intended to eliminate RF frequency band depletion due to the increase of mobile communication and broadcasting.
In addition, the millimeter wave selected as the small cell frequency band of high speed 5G communication wants to take advantage of high speed data transmission. The goal is to develop a high performance, low cost millimeter wave circuit using nano CMOS process technology. Specifically, we are designing CMOS millimeter wave module circuits such as LNA, PA, T/R switch, phase shifter, MIxer, and VCO to the world's highest level and develop CMOS T/R module using it.

Result
1. W-band CMOS 4-bit phase shifter with low phase error and high linearity
2. 5-6 GHz T / R Switchable balun design with low loss, high isolation, linearity
3. V-W band CMOS distributed step attenuator design with low phase imbalance
4. Flexible graphene attenuator design in ultra-high frequency band
5. Design of K-band T / R switch with low loss, high isolation and linearity
6. 21.5 GHz CMOS low-noise amplifier with low noise figure and high power gain
7. Design of 28 GHz power amplifier with high power gain and linearity
8. 28 GHz Gillbert cell active up-converter design
9. Design of 11 GHz multi-gate T / R switch with high isolation and linearity
10. Design of X-band T / R switch with low loss and high linearity
11. SP4T switch design with high power control
12. 30GHz absorptive SP4T switch for Butler matrix
13. Wide tuning range VCO with reactive loaded line

Expected Contribution
This research will transfer technology to domestic major semiconductor companies and domestic technology will be used to preempt 5G communication technology. It will also be used commercially for broadband data communication systems, mobile satellite communications, and high-speed WLANs. It will be used for the development of non-durable electronic radar for the defense industry and for the production and export of Patriot missile systems with pure domestic technologies. CMOS millimeter wave circuit technology is a new field that has not yet been industrialized. Millimeter wave circuit technology and phased array antenna technology using it are fundamental technologies for broadcasting, communication, radar and sensor. Therefore, it will be utilized not only in this research field but also in various fields of technology improvement.

( 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 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 15
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 16
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 17
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 20
• 8. 참고문헌 ... 21
• 9. 연구성과 ... 21
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 21
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 22
• 12. 기타사항 ... 22
• 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 23
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 36
• 끝페이지 ... 53