As CMOS technique improves, research interest in mm-wave band has been grown. Especially, research in W-band receives large attention for imaging due to its high transmittivity in atmosphere and various materials. In the thesis, explain how to implement passive imaging in W-band by Dicke radiometer and suggest structure that improves imaging performance indicator(NETD: noise equivalent temperature difference). Unlike normal Dicke radiometer structure that comprised of switch – LNA, suggested structure is comprised of switch embedded LNA whose input ports are divided in two so that bias switching is available. Also, applying cross coupled capacitor to the divided two input paths. These two suggestions improve noise figure and thus improves NETD. Finally, suggest an algorithm that reduces gain difference between divided two paths for improving NETD. Designed LNA results about 33dB gain, 6.2dB NF and designed Dicke radiometer results 0.13K NETD, 27MV/W responsivity in simulation.
CMOS 공정 기술이 발전함에 따라, 밀리미터파 대역에서의 연구가 활발히 진행되기 시작했다. 특히 밀리미터파 대역 중 W-대역은 공기 중에서 물이나 산소 등에 의해 감쇠 되는 크기가 적고, 안개나 미세먼지 그리고 다양한 물질 등에 대해 높은 투과성을 가지고 있어 이미징 분야로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 CMOS 공정을 통해 W-대역에서의 디케 복사계(Dicke radiometer)를 이용하여 수동 이미징 구현 방법에 대해 설명하고 이미징 성능지표인 잡음 등가 온도 차(NETD)를 향상시킬 수 있는 구조를 제안한다. 기존의 스위치 – 저잡음 증폭기로 이어지는 디케 복사계의 구조와 달리 저잡음 증폭기에 입력단을 두 개로 분할하여 전원 스위칭 기능을 내장하고 분할 된 두 경로에 교차 결합 커패시터를 추가함으로써 전체 시스템의 잡음 지수 및 잡음 등가 온도 차를 향상시켰다. 또한 분할 된 두 경로 사이에 존재하는 파워 이득 차이를 줄이는 알고리즘을 제안함으로써 잡음 등가 온도차를 향상시켰다. 설계된 저잡음 증폭기는 시뮬레이션에서 약 33dB의 이득과 6.2dB의 잡음 지수를 나타내며 전체 디케 복사계의 잡음 등가 온도차는 0.13K, 반응도(responsivity)는 27MV/W를 나타낸다.
