60GHz ISM band is an attractive band that can achieve a high data rate as it can use a huge bandwidth of up to 14GHz. However, this band has a problem with atmospheric attenuation, which causes the problem of degradation of the signal-to-noise ratio. In particular, in the case of RADAR technology, which is in the spotlight due to autonomous driving and unmanned systems, signal-to-noise ratio performance is much more deteriorated in the presence of signal interference, making it difficult to achieve the required performance. To solve this problem, in this paper, a Frequency-hopped RADAR, which is robust against signal interference, is proposed as a solution, and a frequency synthesizer with a short settling time is proposed for its implementation. A frequency synthesizer using a single-sideband mixer (SSB) was used to have a short settling time while covering a wide bandwidth in the 60GHz ISM band, and by adopting the injection-locked oscillator (ILO) as a filter, spur, a chronic problem of SSB mixers is improved. In addition, a calibration circuit that corrects the change of the ILO's frequency characteristics with external factors or time is presented. Using the technology proposed in this paper, simulation verification was performed with a 28nm CMOS process, and it was confirmed that the frequency settling time was within 100ns.
60GHz 대역은 ISM대역임에도 불구하고 최대 14GHz의 엄청난 대역폭을 사용할 수 있어 높은 Datarate를 달성할 수 있는 매력적인 대역이다. 하지만 이 대역은 대기 중 감쇄의 문제가 있어, 높은 신호 대 잡음비를 달성해야 하는 문제가 발생한다. 특히 자율주행 및 무인 시스템으로 인해 각광을 받는 RADAR 기술의 경우, 신호의 간섭이 존재하는 상황에서는 추가적인 신호 대 잡음비 성능 저하가 발생하여 필요한 성능을 달성하기 어렵게 된다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 신호 간섭에 강인한 Frequency-hopped RADAR를 해결책으로 제시하였으며, 이의 구현을 위하여 정착시간이 짧은 주파수 합성기를 제시하였다. 60GHz 대역에서의 넓은 대역폭을 소화하면서 짧은 정착시간을 갖도록 하기 위해 Single-sideband mixer (SSB)를 이용한 주파수 합성기를 사용하였으며, SSB 믹서의 고질적인 문제인 스퍼를 Injection locked oscillator (ILO)를 필터로 사용함으로써 개선하였다. 또한 ILO의 주파수 특성이 외부 요인이나 시간에 따라 변화하는 것을 교정해주는 교정회로를 제시하였다. 본 논문에서 제안한 기술을 사용하여 28nm CMOS 공정으로 시뮬레이션 검증을 하였고, 100ns 이내의 주파수 정착시간을 얻었다.
