The sub-THz band, defining 100−300 GHz, has been getting attention as a frequency band for next-generation wireless communications. An ultra-wide bandwidth of this frequency band is suitable for high-data-rate wireless communications. However, the performance of the CMOS transceiver is rapidly degraded due to the high operating frequency. Among them, the LO signal requires high spectral purity, which is an essential part of the transceiver. In addition, the output power of the LO signal is also necessary, which affects the conversion gain in the transceiver. Therefore, a sub-THz signal source with high output power and low phase noise is proposed in this dissertation. For implementing the sub-THz signal source, a D-band harmonic VCO and an H-band frequency doubler are presented, which generates a sub-THz signal. Furthermore, a cascaded sub-sampling PLL is proposed for the frequency stabilization in the sub-THz band, and a dual path sub-sampling phase detector is presented to improve the performance of high-frequency sub-sampling such as error-detection gain. This dissertation proposed and demonstrated signal generation and stabilization techniques for sub-THz transceivers.
서브 테라헤르츠 대역은 100에서 300 기가헤르츠까지의 주파수를 정의하며 차세대 무선 통신을 위한 주파수 대역으로 각광받고 있다. 높은 주파수에서 가질 수 있는 넓은 대역폭은 초고속 차세대 무선 통신에 매우 적합한 특성이다. 하지만, 이와 같이 매우 높은 동작 주파수로 인해서 송수신기의 성능은 급격하게 떨어진다. 그 중에서도 송수신기의 기준이라고 할 수 있는 국부 발진기의 높은 신호 품질은 매우 중요한 성능 지표이다. 뿐만 아니라, 국부 발진기 신호의 출력 전력은 송수신기의 변환 이득을 결정하는 중요한 지표이다. 따라서, 이러한 높은 출력 전력과 낮은 위상 잡음 특성을 갖는 국부 발진기 신호를 생성할 수 있는 서브 테라헤르츠 신호원을 본 논문에서는 제안 및 검증하였다. 서브 테라헤르츠 신호원의 구현을 위해 하모닉 전압제어발진기와 주파수 체배기를 제안하였다. 또한, 생성된 서브 테라헤르츠 신호의 주파수 안정화를 위하여 계단식 서브샘플링 위상제어루프를 제안하였고, 높은 동작 주파수에서 서브샘플링의 성능 개선을 위한 이중 경로 서브샘플링 위상 감지기를 제안하였다. 위와 같이 본 논문에서는 서브 테라헤르츠 송수신기를 위한 신호 발생 및 안정화 기술들을 제안하고, 실리콘 반도체로 제작하여 검증하였다.
