This work presents a single-chip low power transmitter realized in a 0.18 ㎛ CMOS process for 2.4GHz ZigBee Application. Among the various transmitter architectures, single IF direct conversion transmitter (DCT) and is a viable candidate solution for low cost and low power. And in this work, receiver is implemented in single IF direct conversion receiver (DCR) to alleviate various problems in relation to DCR such as large DC offset, LO leakage. Thus transmitter architecture also must be single IF direct conversion transmitter (DCT) to realize RF one-chip solution. It consumes only 30mW in transmission mode adopting circuit techniques suitable to new proposed transmitter architecture.
최근의 무선 통신의 괄목할 만한 성장은 대부분 데이터의 전달에 있어 더욱 빠른 속도에 집중되어 왔다. 그러나 이러한 무선 통신의 발전은 대부분 많은 전력 소모를 필요로 하게 되므로 적은 전력과 낮은 전달 속도를 필요로 하는 응용분야 - 환경 감시나 전자태그와 같은 분야 - 의 발전을 남겨두고 있다. 이러한 저전력 무선 통신을 대표하는 standard는 IEEE 802.15.4를 들 수 있다. 이 standard 중에서 최근에 가장 주목을 받고 있는 것은 IEEE 802.15 4 Task group에서 2000년에 제의하고 여러 산업체들에 의해 채택되고 있는 ZigBee를 들 수 있다. 이 ZigBee 기술은 3개의 주파수 대역에서 정의가 되고 있는데 본 논문에서는 그 중에서도 2.4 GHz 대역에서의 무선 통신에 응용될 수 있는 물리계층의 송신기에 대해서 초점을 맞추어 설계한 시스템을 소개한다.
송신기는 설계된 수신기와 dual로 단일 칩 ZigBee 송수신기를 구현할 수 있도록 설계를 하였다. 따라서 single IF 직접 변환 방식 송신기를 구조를 채택하였다. 회로 구현에서는 WPAN의 송신기의 특성을 만족시키기 위해서 4 bit DAC 를 채택하였고, spectrum mask를 만족시키고 간단한 회로를 구현하기 위해서 current mirror에 기초한 전류 모드에서의 filter를 구현하였다. 또한 Up-conversion mixer의 경우에도 current mirror 방식을 이용하여 설계를 함으로써 전압- 전류 변환에서 문제가 될 수 있는 비선형성을 개선하기 위해 노력을 하였다.
설계된 송신기는 0.18㎛ 공정을 이용하여 설계가 되었다. 또한 최대 3dBm의 전력을 안테나에서 얻을 수 있도록 하였으며 이는 ZigBee 특성에서 원하는 -3dBm보다 훨씬 큰 전력을 낼 수 있다. 이 때의 전류 소모는 1.8V 전압에서 10 mA의 전류를 소모하고, 송신기 모드에서 약 30mW의 전력을 소모하는 것으로 확인이 되었다. 이는 현재까지 발표된 WPAN 송수신기 단일 칩에서 가장 낮은 전력소모를 하는 것이다.
