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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김창완
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 동아대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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최근 5G 통신이 상용화되면서 사진, 이미지와 같은 저용량 데이터를 이용하는 비중보다 영상과 같은 대용량 데이터를 소비하는 비중이 점점 늘어가게 되어 데이터 전송 속도 처리에 대한 문제가 발생하였다. 많은 데이터를 전송하기 위해서 수십 Gb/s 단위의 데이터 전송 속도가 필요해지면서 광대역 mm-wave 대역 회로의 중요도가 높아졌다.
본 논문에서는 TSMC 65nm 공정을 이용하여 60GHz 대역 Low-Noise Amplifier(LNA) 설계 과정과 EM-Simulation을 사용하여 수동 소자인 트랜스포머에 대한 Maximum achievable gain(Gmax), S21을 확인하여 손실을 최소화한 구조 구축을 하였다. 그리고 inverting 트랜스포머와 non-inverting 트랜스포머의 주파수 응답 특성 차이를 이용해 매칭에 유리한 구조를 사용하였다.
LNA는 2-stage fully differential 구조를 가지고 있다. 1-stage LNA는 simultaneous Noise & Input matching을 위해 Common Source with inductive degeneration 구조를 사용하였고, 2-stage LNA는 전압 이득을 위해 Common Source 구조를 사용하였다. 각각의 LNA는 neutralized capacitor를 사용하여 differental-mode stability를 향상하였다.
Low Coupling factor(k) 트랜스포머를 사용하여 광대역 매칭을 이루었고 구조는 1-turn, 2-turn 인덕터를 사용하였다. 그리고 트랜스포머의 센터탭 공급 전원 라인에 Bypass Capacitor를 달아 Common-mode stability를 향상하였다.
LNA는 0.8V 공급 전원을 사용하고 전류는 20.66mA를 소모한다. 57GHz ~ 64GHz 대역에서 -15dB 이상의 입력 반사계수를 만족하고, 13 ~ 14dB의 전압 이득과 4.9 ~ 5.38 dB의 Noise figure(NF) 가진다.
본 논문에서는 TSMC 65nm 공정을 이용하여 60GHz 대역 Low-Noise Amplifier(LNA) 설계 과정과 EM-Simulation을 사용하여 수동 소자인 트랜스포머에 대한 Maximum achievable gain(Gmax), S21을 확인하여 손실을 최소화한 구조 구축을 하였다. 그리고 inverting 트랜스포머와 non-inverting 트랜스포머의 주파수 응답 특성 차이를 이용해 매칭에 유리한 구조를 사용하였다.
LNA는 2-stage fully differential 구조를 가지고 있다. 1-stage LNA는 simultaneous Noise & Input matching을 위해 Common Source with inductive degeneration 구조를 사용하였고, 2-stage LNA는 전압 이득을 위해 Common Source 구조를 사용하였다. 각각의 LNA는 neutralized capacitor를 사용하여 differental-mode stability를 향상하였다.
Low Coupling factor(k) 트랜스포머를 사용하여 광대역 매칭을 이루었고 구조는 1-turn, 2-turn 인덕터를 사용하였다. 그리고 트랜스포머의 센터탭 공급 전원 라인에 Bypass Capacitor를 달아 Common-mode stability를 향상하였다.
LNA는 0.8V 공급 전원을 사용하고 전류는 20.66mA를 소모한다. 57GHz ~ 64GHz 대역에서 -15dB 이상의 입력 반사계수를 만족하고, 13 ~ 14dB의 전압 이득과 4.9 ~ 5.38 dB의 Noise figure(NF) 가진다.
목차
Ⅰ. 서론 11-1. 연구 배경 11-2. 연구 목적 3Ⅱ. 광대역 60GHz LNA 42-1. Noise 42-2. LNA 구조 6Ⅲ. 광대역 매칭 트랜스포머 103-1. 입력 매칭 발룬 103-2. 인터스테이지 매칭 트랜스포머 133-3. 출력 매칭 발룬 143-4. Low-Q Bypass Cap 153-5. Inverting 트랜스포머 효과 17Ⅳ. 시뮬레이션 결과 204-1. 시뮬레이션 결과 204-2. 측정 결과 224-3. Layout 24Ⅴ. 결론 26참고문헌 27Abstract 31
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