Wireless communication systems have been studied to increase communication speed using a higher order modulation scheme. In addition, the increasing demand for high speed wireless data communications according to consumer requirements has led to extensive research into the millimeter wave (mm-Wave) and the sub-THz bands. In order for a wireless communication
system to achieve data rates of 100 Gbps over a few Gbps, it is necessary to use a high-order modulation method and a wideband characteristic in the sub-THz. Therefore, this paper is about CMOS power amplifiers (PAs) design for 100 Gbps chip-to-chip wireless communication system based on sub-THz band.
The proposed sub-THz CMOS PA for chip-to-chip wireless communication consists of two types. First, as a CMOS PA for QPSK wireless chip-to-chip communication, a dual-bias configuration is proposed. This improved both linearity and efficiency at the same time. Second, a pole-controlled wideband CMOS PA for 16-QAM 100Gbps chip-to-chip wireless communication is proposed. The fabricated PA has a high gain performance and a wideband characteristics of about 40 GHz at the same time. The proposed PA is suitable for high-speed chip-to-chip wireless communication as a result of analysis based on measurement results and linearity analysis. We also proposed a possible implementation of sub-THz PA using CMOS process.
무선 통신 시스템은 고차 변조 방식을 이용하여 통신 속도를 올리기 위한 연구되어 왔다. 또한 더 높은 고속 데이터 무선 통신을 위해서 mm-Wave 대역과 sub-THz 대역을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 무선통신시스템이 수십 Gbps를 넘어 100 Gbps 수준의 통신 속도를 달성하기 위해서는 고차 변조 방식과 sub-THz에서의 광대역 특성을 이용하는 것이 필수적이다. 따라서, 본 논문은 sub-THz 대역기반에서 100 Gbps 칩 간 무선 통신 시스템을 위한 CMOS 전력증폭기 설계에 관한 것이다.
칩 간 무선 통신을 위해 제안된 sub-THz CMOS 전력증폭기는 두 가지로 구성되어 있다. 첫째, QPSK 칩 간 무선 통신을 위한 CMOS 전력증폭기로써, 이중 바이어스 기법을 제안하고, 이를 통해 선형성 및 효율성을 동시에 향상 시켰다. 두번째, 16-QAM 100 Gbps 칩 간 무선 통신을 위한 극점 조절된 광대역 CMOS 전력증폭기를 제안하고, 제작된 전력증폭기는 높은 이득 특성과 약 40 GHz의 광대역 특성을 동시에 얻었다. 제안된 전력증폭기는 측정결과와 선형성 분석을 토대로 분석한 결과 고속 칩 간 무선 통신용 전력증폭기로 적합하다. 또한 CMOS 공정을 이용한 sub-THz 전력증폭기 구현 가능성을 제시하였다.
