서지주요정보
A 0.5 - 5.8 GHz Wideband Two Gain Mode Low Noise Amplifier = 0.5GHz - 5.8GHz에서 2개의 이득모드로 동작하는 저잡음 광대역 증폭기의 설계
서명 / 저자 A 0.5 - 5.8 GHz Wideband Two Gain Mode Low Noise Amplifier = 0.5GHz - 5.8GHz에서 2개의 이득모드로 동작하는 저잡음 광대역 증폭기의 설계 / Joo-Young Jang.
저자명 Jang, Joo-Young ; 장주영
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2010].
Online Access 원문보기 원문인쇄

소장정보

등록번호

8021484

소장위치/청구기호

학술문화관(문화관) 보존서고

MEE 10073

SMS전송

도서상태

이용가능

대출가능

반납예정일

초록정보

A multi-standard wireless devices are now highly demanded. To realize the multi-standard receivers, a wideband low noise amplifier is an essential. However, the traditional narrow band LNA design techniques are not suitable for wideband LNA design. The narrow band LNAs are using inductor at load to create a resonance at a certain frequency to get a gain. Also, the narrow band LNAs are using inductors and capacitors for a input matching at a certain point. However, the wideband LNA must have wide gain and wide input matching. So, narrow band design techniques can not be used in wideband LNA design. There are some design techniques for wideband LNA. The techniques are distributed amplifier, multi-section reactive network at the input, common gate at the input, and resistive feedback. The distributed amplifier uses many amplifiers to get wide input and gain range. However, it needs large power consumption and large chip area. The multi-section reactive network uses band-pass circuit at the input to get wide input matching. It gives good input matching for wideband. Also, it consumes lower power than distributed case. However, it needs many inductors for band pass matching network which increases chip area. Also, the loss of band pass network is added to the total noise figure of LNA. The common gate can be uses as a input stage for good input matching 1/gm. However, it has low gain. So common gate LNA needs a additional gain stages. Also, normally, the common gate topology gives high noise characteristic than common source topology. The resistive feedback uses feedback structure to get wide input matching. Compare the other techniques, the resistive feedback structure can have smaller number of inductors which increase the chip area. So, the resistive feedback topology can reduce the chip area. The proposed LNA uses resistive feedback techniques for small chip are and acceptable gain. The proposed LNA uses inverter is used as gm stage to increase the transconductance of LNA. The increased gm makes it possible to have small load resistance which limit the gain bandwidth. Also, the increased gm can increase the feedback resistance. By increasing the feedback resistance, the noise figure of LNA can be reduced. A splitting-load inductor is used to extend the gain bandwidth. By adding the splitting-load inductor, the second pole and third pole can be positioned at higher frequency than first pole. So the gain bandwidth can be extended. To get variable gain characteristic, resistor array and transistor array are used. By using the resistor array and transistor array, feedback resistance and transconductance can have variable values. The band width is 0.4-5.8 GHz. In high gain mode, the LNA show 12.3 dB power gain, 4.2 dB NF, and - 4.4 dBm IIP3 value. In low gain mode, the LNA shows 7.4 dB power gain, 6.8 dB NF, and -1.6 dBm IIP3 value. The total power consumption is 21.6 mW under 1.8 V supply. Active ship area is approximately $0.496mm^2$

이동통신 단말기 산업은 다중 주패수 대역, 다중모르도의 발전이 이루어지고 있다. 특히 미래의 이동통신은 CDMA, GSM, WCDMA 등의 이동통신과 함께 다양한 표준의 무선 LNA(802.11a/b/g/n), 방송(DMB), ZigBee, UWB, RFID, ubiquitous wireless sensor 와 앞으로 새롭게 제시될 다양한 표준이 단일 단말기로 구면되는 융복합(conversions)의 개념이 도입된다. 이러한 이동단말의 구현을 위해서는, 먼저 다양한 표준의 RF를 송수신 할 수 있는, reconfigurable RF가 절대적으로 필요하다. 이러한 reconfigurable receiver를 설계하고자 한다면 필수적으로 필요한 부품이 저잡음 광대역 증폭기이다. 이러한 저잡음 광대역증폭기를 설계하는데에는 기존에 협대역용 저잡음 증폭기 설계 시 사용하였던 기법들을 사용하기가 어려운 측면이 있다. 기존의 협대역 저잡음 증폭기의 경우, 입력단과 출력단을 특정 주파수에 정합시키는 방식을 사용하는데, 광대역 저잡음 증폭기의 경우, 넓은 대역에서 정합을 시켜야 하기 때문에 기존의 기법들을 사용하기가 힘든 측면이 있다. 제안된 저잡음 광대역 증폭기는 부궤환을 기본으로 하여 설계되었다. 반전기를 사용하여 증폭기의 전체적인 트랜스컨덕턴스(transconductance)를 상승시켰다. 증가된 트랜스컨덕던스는 출력단의 임피던스를 감소시킬 수 있는데 이는 증폭기의 대역폭을 증가시킬 수 있다. 또한 트랜스컨덕턴스를 증가시키면 궤환경로상에 있는 저항의 크기를 증가시킬 수 있는데, 이를 증폭기의 잡음성문을 감소시킬 수 있다. 밀러효과를 감소시키기 위하여 반전기가 AC의 관점에서 보았을 때, 캐스코드 증폭기처럼 보일 수 있도록 회로를 구성하였다. 또한 반전기를 구성하는 NMOS의 gate단에 인덕터를 달아서, 두 번째와 세 번째 극의 위치를 첫 번째 극의 위치보다 높은 주파수로 이동시켜 더 넓은 이득 대역폭을 얻을 수 있도록 설계하였다. 수신기 시스템의 관점에서 보았을 때, 저잡음 이외에도 선형성 또한 고려되어야 한다. 높은 선형성을 가져가기 위하여, 낮은 이득도 가질 수 있도록 증폭기를 설계하였다. 이득의 가변을 위해서 궤환 경로에 있는 저항의 크기를 변화시킬 수 있도록 하였으며, 증폭기의 전체적인 트랜스컨덕턴스 또한 변화가 가능하도록 설계하였다. 궤환경로에 있는 저항의 크기를 변화시키기 위하여 두 개의 저항을 병렬로 달았으며, 그 중간에 스위치를 달아 수위치가 켜지고 꺼짐에 따라 저항의 크기가 변하도록 설계하였다. 또한 배타적으로 동작하는 트랜지스터를 달아서 낮은 이득을 갖는 모드에서는 증폭기의 전체적인 트랜스컨덕턴스가 감소할 수 있도록 설계하였다. 설계된 저잡음 증폭기는 0.4 - 5.8 GHz의 대역폭을 갖고 있다. 높은 이득을 얻는 모드에서는 12.3 dB의 이득을 얻고, 4.2 dB의 잡음지수를 갖고 있으며, -4.4 dBm의 IIP3값을 갖는다. 낮은 이득을 얻는 모드에서는 7.4 dB의 이득을 얻고, 6.8 dB의 잡음지수를 갖고 있으며, -1.6 dBm의 IIP3값을 갖는다. 낮은 이득을 갖는 모드에서는 이득이 감소하고 잡음지수가 상승하는 대신 증폭기의 선형성이 증가되는 결과를 얻을 수 있었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MEE 10073
형태사항 vi, 45 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 장주영
지도교수의 영문표기 : Chul-Soon Park
지도교수의 한글표기 : 박철순
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기 및 전자공학과,
서지주기 Reference: p. 41-42
주제 LNA
Wideband
Wto Gain Mode
저잡음증폭기
광대역
저잡음광대역증폭기
QR CODE qr code