Short range FMICW radar chip was proposed. This chip integrates a single pole double throw (SPDT) antenna switch, power amplifier (PA), low-noise amplifier (LNA), voltage control oscillator (VCO), mixer and divider chain. An single pole double throw (SPDT) an-tenna switch integrated with a CMOS power amplifier (PA) and a low-noise amplifier (LNA) by using a 3-piece transmission line transformer (TLT) for a frequency-modulated interrupted continuous-wave (FMICW) radar front-end is proposed. The 3-piece transmis-sion line transformer consists of a power amplifier output transmission line (TL), a low noise amplifier input TL, and a TL connected to antenna. Parallel switches and $\lambda/4$ effective im-pedance transformers are used to provide high isolation. Due to the effective integration, the chip size and overall insertion loss are reduced significantly. For measuring the short dis-tance by using the chip, the synchronization method (synchronizing with PLL clock, ADC clock, and switch clock) is proposed.
The measured results demonstrate that the proposed switch achieves an insertion loss of 2.2 (2.6) dB with an isolation of 33 (33.4) dB in the antenna-to-low noise amplifier input (power amplifier output-to-antenna) direction. The chip, including the transmitter and re-ceiver for a 79 GHz FMICW radar front-end is fabricated in 65 nm CMOS technology, and its size is 0.96 [mm]^2. The power amplifier output power is 10 dBm at 79 GHz, and the low noise amplifier gain is 15 dB at 79 GHz. The VCO tuning range is 38.24 GHz to 40.96 GHz. Divider chain output range is 4.78 ~ 5.12 GHz.
기존의 주파수 변조 레이다의 경우 송신기 누설신호에 쉽게 노출되는 상황이 계속 발생한다. 이 때문에 특정 타겟을 정확하게 감지 할 수 없는 경우가 발생한다. 이를 해결하기 위해서 펄스 주파수 변조 레이다를 도입하였다.
먼저, 펄스 주파수 변조 레이다 나 1 안테나 시스템에서 필수적인 스위치를 새롭게 제안하였다. 제안한 스위치는 저잡음 증폭기의 입력 트렌스포머와 전력증폭기의 출력 트랜스포머 그리고 안테나 단의 트랜스포머를 모두 합쳐 하나로 설계 하였다. 이를 이용해서 전체 시스템 손실과와 통합 사이즈를 크게 줄일 수 있었다.
펄스 주파수 변조 레이다를 구성하기 위하여 PA, LNA, VCO, active splitter, divider chain, Mixer, VGA 부분도 추가로 설계하여 integration 하였다. Active splitter의 경우LO단과 divider chain단에 충분한 power를 공급해주기 위하여 설계하였고, LO buffer와 divider chain buffer단도 추가로 구성하여 divider chain에 locking range가 넓게 나올 수 있도록 power를 공급해 주고 있다.
FMICW radar를 이용하여 short range target를 검출 할 때, ADC bandwidth가 넓어지는 단점이 발생한다. 이를 해결하기 위하여 synchronized sampling 기법을 제안하였다. 이 방법을 적용하면 기존 FMCW radar와 동일한 ADC bandwidth가 필요하게 된다.
제안한 FMICW radar chip과 synchronized sampling 기법을 이용하여 short range target (<4 m)을 검출하는 것을 보였다. 마찬가지 방법으로 long range tar-get (>4m) 에서도 거리를 감지 할 수 있는 것을 보였다.
