5G communication is expected to be commercialized in 2020 and many researches are in progress. In 5G, mm-wave frequency will be used because of the need of high data rate. However, mm-wave has high path-loss, so we have to overcome this. And one of the solutions will be beamforming. First of all, link budget of the beamforming IC were calculated. Then, the specification of sub-block was determined. A 32 GHz Phase Compensated Variable Gain LNA(=PC-VG-LNA) was proposed to control gain for calibration without phase variation. The Gain was larger than 20dB, NF was 3.4dB, Gain control range was 5.7~6.0dB with phase variation less than only 3.7 degree in simulation. Chip area is $0.39mm^2$, power consumption is 26.7mW. SPST switch integrated PC-VG-LNA was proposed well. This switch includes LNA input matching and resonance network at shunt path to improve both insertion loss and isolation. Insertion loss = 2.53~2.70dB, Isolation > 25.9 dB, P1dB/P0.1dB = 20.4/15.8dBm, and the chip size is $0.61mm^2$.
5세대 통신은 2020년 상용화를 예정으로 가까운 미래 통신 시스템으로 활발히 연구가 진행되고 있다. 5세대 통신에서 필요로 하는 높은 데이터 전송률을 위해서 밀리미터파 주파수의 사용이 불가피하며, 이때 발생하는 큰 경로 손실을 해결하려면 빔포밍 기술이 필수적이다. 본 학위논문에서는 위상 배열 구조를 기반으로, 이를 위한 빔포밍 시스템 링크 버짓을 세워 구성 블의 사양을 결정하였다. 다음으로, 이득을 조절하며 위상 변화를 보상하는 저잡음 증폭기를 설계하여, 이득 20dB, 잡음 지수 3.4dB, 이득 조절 범위 5.7~6.0 dB, 최대 위상 변화는 3.7도 이내를 시뮬레이션으로 확인하였다. 최종 칩 크기는 $0.39mm^2$, 전력 소모는 최대 이득에서 26.7mW. 다음으로 저잡음 증폭기의 앞단에 단극-단접점 스위치를 집적하였다. 스위치가 켜졌을 때 저잡음 증폭기의 입력 임피던스에 매칭이 되고, 꺼졌을 때 접지 경로로 직렬 공진을 이용하여 격리(Isolation) 성능을 최대화하였다. 스위치의 삽입 손실은 2.53~2.70dB, 격리(Isolation)는 >25.9dB, P1dB/P0.1dB는 20.4dBm/15.8dBm, 삽입 손실은 저잡음 증폭기의 입력 매칭단을 포함한다. 스위치가 집적된 칩의 크기는 $0.61mm^2$ 이다.
