Millimeter-wave (mm-wave) frequencies have wider bands than below 6 GHz, so it is expected to be used in future wireless communication and radar systems. However, mm-wave electromagnetic waves are exposed to high path loss, so adequate beamforming technology is needed. A full-digital beamforming system has the advantage that the transceiver can operate flexibly and effciently according to various communication scenarios. However, increasing blocks in transceiver chains, such as data converters and mixers, could increase chip size and power consumption. In this dissertation, a study on compact and power-ecient RF transceivers for mm-wave communication systems is conducted. In the proposed transmitter, RF-DAC and power ampli er (PA) are cascaded for simpli cation. An RF-DAC is presented, capable of generating a high-quality modulation signal without digital pre-distortion through an analogbased local oscillator (LO) leakage cancellation technique. A feedback technique is applied to the PA to simultaneously improve stability, eciency, and linearity. In receivers, mixer- rst receiver architectures are proposed, which mitigate the performance degradation of the mixer due to the overlapping of the in/quadrature-phase LO signals. Finally, highly power-ecient frequency multiplier architectures are proposed to generate mm-wave LO. Test circuits are fabricated to verify proposed architectures, and their performances are measured.
밀리미터파 주파수는 6GHz 이하보다 대역이 넓어 향후 무선 통신 및 레이더 시스템에 활용될 것으로 기대된다. 그러나 밀리미터파 전자파는 높은 경로 손실에 노출되어 있어 적절한 빔포밍 기술이 필요하다. 풀 디지털 빔포밍 시스템은 송수신기가 다양한 통신 시나리오에 따라 유연하고 효율적으로 작동할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 데이터 변환기 및 믹서와 같은 송수신기 체인의 블록 수를 늘리면 칩 크기와 전력 소비가 증가할 수 있다. 본 논문에서는 밀리미터파 통신 시스템을 위한 집적도가 높고 전력 효율적인 RF 송수신기에 대한 연구를 수행한다. 제안된 송신기에서는 단순화를 위해 RF-DAC와 전력 증폭기가 활용되었다. 아날로그 기반 LO 누설 신호 제거 기술을 통해 디지털 전치 왜곡 없이 고품질 변조 신호를 생성할 수 있는 RF-DAC를 제안한다. 피드백 기술은 PA에 적용되어 안정성, 효율성 및 선형성을 동시에 개선한다. 수신기에서는 in/quadrature-phase LO 신호의 중첩으로 인한 믹서의 성능 저하를 완화하는 믹서 우선 수신기 아키텍처가 제안되었다. 마지막으로 밀리미터파 LO를 생성하기 위해 전력 효율이 높은 주파수 체배기 구조가 제안되었다. 제안된 구조들을 검증하기 위해 테스트 회로들이 제작되었고 성능이 측정되었다.
