This dissertation covers CMOS integrated transceiver (TRX) technologies for low-power and high-frequency applications. In the case of low-power TRX technologies, highly efficient 900 MHz and wideband internet-of-things (IoT) TXs are presented. The 900 MHz IoT TX allows to save the power consumption at the frequency synthesizer by adopting a frequency tripling scheme. The 0.3~1 GHz IoT TX achieves wideband operation and high-data rate by employing an open-loop phase switching BFSK modulator with pseudo-randomized phase transition time and 4-level single-supply harmonic rejection power amplifier. Moreover, we also introduce the high efficiency current-mode digital power amplifier that is highly required in low-power TRX. The current-mode digital power amplifier enhances power back-off efficiency with single-supply and single core by proposing an output power scaling technique. In the case of high-frequency TRX technologies, we present low-power/high sensitivity/fully-integrated 490 GHz RX adopting a dual-locking receiver-based frequency-locked loop (DL-RBFLL) for THz imaging application. The proposed DL-RBFLL saves the power consumption by reusing the existing blocks in RX instead of the power hungry blocks such as dividers and buffers operating at sub-THz.
본 논문은 저전력 및 고주파 응용을 위한 상보성 금속산화막 반도체 송수신기 집적 기술을 다룬다. 저전력 송수신기 기술의 경우, 고효율 900 메가헤르츠와 광대역 사물인터넷 송신기가 제시된다. 900 메가헤르츠 송신기는 주파수 삼체배 방식을 채택하여 주파수 합성기에서의 전력 소비를 줄일 수 있다. 0.3~1 기가헤르츠 송신기는 무작위 위상 전이 시간 및 4단 단일 전원 고조파 제거 전력 증폭기를 갖춘 개루프 위상 전환 이진주파수변이 변조기를 사용하여 광대역 동작 및 높은 전송 속도를 달성한다. 또한 저전력 송수신기에서 요구하는 고효율의 전류 모드 디지털 전력 증폭기를 소개한다. 전류 모드 역 클래스-디 디지털 전력 증폭기는 출력 전력 스케일링 기법을 제안하여 단일 전원 및 단일 코어로 파워 백오프 효율을 향상시킨다. 고주파 송수신기 기술의 경우, 테라헤르츠 이미징 응용을 위한 이중 잠금 수신기 기반 주파수 잠금 루프를 채택한 저전력/고감도/완전 통합 490 기가헤르츠 수신기를 제시한다. 제안된 기술은 고주파에서 작동하는 주파수 분배기 및 버퍼와 같은 전력 소모가 높은 블록 대신 수신기의 기존 블록을 재사용하여 전력 소모를 줄였다.
