For the LMDS application, the MMIC based up-conversion mixer was designed using 0.25$\mum$ gate length AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic high electron mobility transistors in the Ka band. The mixer specifications was satisfied within RF frequency range of 24 ~ 28 GHz to cover a similar service of other country. Since the IF frequency has a broadband range of 400 ~ 700 MHz, the IF matching was achieved from LC network on the alumina substrate according to each narrow service band. So this mixer will be ultimately implemented with hybrid circuit. The component having a gain contributes largely to the total system performance improvement. For that reason, we designed active mixer, which is different to reported one from papers and commercial products.
From the simulation, we could know that the designed hybrid mixer has conversion gain of 3 dB, P1dB of 0 dBm, port VSWR of less than 2 and LO isolation of less than 12 dB. Also gain flatness is less than 2 dB in RF frequency range.
LMDS는 25 GHz의 높은 캐리어 주파수를 이용하여 많은 데이터를 무선 형태로 전송하는 통신 시스템이다. 그러기 위하여 RF 송수신기가 필요하며, 본 논문은 RF 송수신기 소자들 중에 상향 주파수 혼합기를 PHEMT MMIC 공정을 이용하여 설계하는 것이다. 특히, 보고된 다른 주파수 혼합기와 다르게 이득을 가지는 주파수 혼합기를 설계하였다. 또한 고격리도를 구현하기 위하여 본 설계에서는 수동 Balun과 Single balanced mixer 구조를 채택하였다.
시뮬레이션 결과, 3 dB의 전환 이득, 0 dBm의 P1dB, -7 dBm의 IIP3를 얻었다. 그리고 RF 주파수 대역에서 LO 격리도가 12 dB 이상 되고, 각 포트에서 VSWR이 2 이하가 되었다. 하지만 출력에서 LO 신호는 여전히 크게 나타나므로 도파관 BPF가 필요하며, 주파수 혼합기 입력에는 가능한 큰 신호를 인가하여야 한다. 이 주파수 혼합기는 5 V 전원에서 0.2 W의 전력을 소모한다.
설계된 MMIC 주파수 혼합기는 현재 Fab.에 들어가 있으며, 향후에 광대역 IF 포트 매칭을 위하여 하이브리드 형태로 최종 제작되고, 성능이 측정될 것이다.
