The 60 GHz frequency band with a wide bandwidth may have a high data rate in communication and an increased distance resolution in radar. However, the 60 GHz frequency band has a large attenuation characteristic in the atmosphere, and accordingly, the SNR decreases. To increase the SNR, beamforming technology is being studied. In this thesis, a study on the transmitter front-end IC for beamforming is conducted. Phase shifter adapts a pair of RF-DAC structures for each turn on and off complementarily. This makes the input and output impedances invariant to control states, which are significant characteristics of reducing the phase shifter's RMS gain and phase errors. The RF-DAC cell is implemented with body floated FETs to reduce the Cds at on and off cells for high gain. The proposed I/Q signal generator is implemented by inserting an R-L polyphase filter into the inter-stage node of a cascode amplifier, which provides good inter-stage matching and results in a finite gain in the I/Q generator. In a power amplifier, linearization techniques are essential to get high linear output power. Linearization techniques that dynamically neutralize the parasitic capacitor and dynamically controlled matching network at the cascode internode are proposed. A 1-channel transmitter beamforming front-end IC composed of a phase shifter and a power amplifier is implemented, and a 4-channel transmitter beamforming front-end IC is implemented. A test module is implemented to verify the 4-channel transmitter beamforming front-end IC, and its performance is verified through free space measurements.
60 GHz 주파수 대역은 넓은 대역폭을 가지는 주파수 대역으로, 통신에서는 높은 데이터 전송률을 레이더에서는 높은 거리 해상도 성능을 가질 수 있다. 하지만 60 GHz 주파수 대역은 공기 중 감쇄 특성이 큰 주파수 대역으로 이에 따른 SNR이 감소하게 된다. 이를 극복하기 위해 빔포밍 기술이 연구되고 있다. 본 연구에서는 빔포밍을 위한 송신단 전치단 집적회로에 대한 연구를 진행하였다. 위상 변위기에서는 이득이나 위상에 따라 입출력 임피던스가 일정한 RF-DAC 구조를 통해 이득이나 위상 에러를 줄이는 구조를 제안하였으며, DC파워 소모 없이 임피던스 매칭과 I/Q 신호를 동시에 생성하는 능동 I/Q 신호 생성기를 제안하였다. 전력 증폭기에서는 높은 선형 출력파워를 내기 위해 선형화 기법이 필수적이다. 기생 캐퍼시터 성분을 입력 파워에 따라 상쇄시키는 구조와 캐스코드의 인터노드의 매칭을 입력파워에 따라 변화시키는 구조의 선형화 기법을 제안하였다. 위상변위기와 전력증폭기로 구성된 1채널 송신단 빔포밍 IC를 구현하였고, 이를 바탕으로 4채널 송신단 빔포밍 IC를 구현하였다. 구현된 4채널 IC를 검증하기 위한 테스트 모듈을 제작하였고, free space measurement를 통해 성능을 검증하였다.
