As the carrier frequency of the mobile communication systems is increased, millimeter-wave beamforming front-end (FE) IC is widely studied. In this dissertation, millimeter-wave beamforming FE IC with true-time-delay (TTD) phase shifter is presented.In chapter 2, To implement the FE IC in small form-factor, inductor-shared RF switches are proposed. The proposed RF switches share the redundant matching networks, resulting in low-loss small-size implementation. A TTD phase shifter is necessary for distortion less beamforming. In chapter 3, A size-efficient TTD phase shifter is proposed. The delay lines and reference lines of the phase shifter are implemented with microstrip lines and inverted microstrip lines in the same space, respectively. In chapter 4, FE structure using common gate low noise amplifier as an antenna switch is proposed to reduce the transmitter/receiver combing loss and area and increase efficiency and signal-to-noise-ratio of the system. Finally, the dynamic conductance control (DCC) and body carrier injection (BCI) techniques are proposed to linearize the millimeter-wave power amplifier (PA) of the FE IC. The proposed DCC and BCI techniques improve linearity of PA in millimeter-wave in terms of AM-AM, AM-PM and IMD3.
이동통신 시스템의 반송파가 높아짐에 따라, 밀리미터파 빔포밍 전치집적회로에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 학위논문에서는 실시간 지연 위상변위기를 이용한 밀리미터파 빔포밍 전치집적회로를 소개한다.2장에서는, 전치집적회로를 작은 폼팩터에 구현하기 위한 방법으로 인덕터가 공유된 RF 스위치를 제안한다. 제안된 RF 스위치는 중복되는 매칭네트워크를 공유하여, 작은 손실과 면적을 가진다. 실시간 지연 위상변위기는 왜곡없는 빔포밍에 필수적이다. 3장에서는, 초소형의 실시간 지연 위상변위기를 제안한다. 위상변위기의 지연경로와 레퍼런스 경로를 마이크로 스트립 라인과 인버티드 마이크로 스트립 라인구조로 적층식으로 구현하였다.4장에서는, 송/수신 결합손실을 줄여, 전치구조의 효율과 SNR을 증가 시킬수 있는 커먼게이트 저잡음 증폭기를 안테나 스위치로 이용한 전치구조를 제안하였다. 마지막으로 다이나믹 컨덕턴스 컨트롤 기법과 바디 캐리어 인젝션 기법을 제안하여, 전치집적회로의 밀리미터파 전력증폭기를 선형화하였다. 제안된 선형화 기법들은 밀리미터파 대역에서 전력증폭기의 선형성 지표인 AM-AM, AM-PM, IMD3 을 효과적으로 개선시켰다.
