고조파 제거 기능이 내장된 SiGe HBT 주파수 4배기 연구
A Study on SiGe HBT Frequency Quadrupler With A Built-In Harmonic Rejection Capability
- 주제(키워드) SiGe HBT , 주파수 체배기 , 고조파 제거 , mmWave
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 주인찬
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 지능형반도체공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034354
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문은 밀리미터파 대역에 해당하는 V 대역의 고출력 주파수 체배기를 제안한다. 무선 데이터 사용량이 증가함에 따라 높은 주 파수와 짧은 파장 길이를 가진 밀리미터파(mmWave) 대역은 5G NR, 저궤도 위성통신(LEO SATCOM) 등의 분야에 활용되고 있다. 밀리미터파 송수신 시스템에서는 밀리미터파의 신호 발생기가 필 수적이며 발진기를 사용해 밀리미터파를 바로 생성하는 경우 수동 소자의 낮은 양호도(Quality factor)로 인해 위상 잡음이 증가하게 된다. 따라서 밀리미터파 대역에서는 낮은 주파수 신호를 먼저 생 성하고 주파수 체배기를 통해 높은 주파수를 생성하는 방법을 주 로 사용한다. 또한 고출력의 주파수 체배기는 추가적인 버퍼 (Buffer) 회로 없이 충분한 크기의 신호를 후속 회로에 공급할 수 있다. 본 연구에서는 Global Foundries사의 SiGe HBT BiCMOS 공 정을 사용하여 설계한 V 대역 주파수 4 배기를 설계했다. 해당하는 주파수 4 배기는 12~17GHz의 입력 신호를 받아 V 대역에 해당하 는 48~68GHz의 출력 신호를 생성한다. 제안한 주파수 4 배기는 차동 Quadrature Hybrid(QH)로 입력 신호를 차동 직교 신호(0°, 90°, 180°, 270°)로 변환하고 푸시-푸시 토폴로지의 캐스코드 셀 2 개의 입력으로 인가하여 4 차 고조파(Harmonic) 성분만을 출력한 다. 이러한 동작 원리에 의해 홀수 차 고조파 성분과 2 차 고조파 성분이 상쇄되며 칩 면적과 손실을 추가하는 고조파 필터 (Harmonic Filter)가 필요하지 않다는 장점을 가진다. 제안한 회로 의 성능은 밀리미터파 대역을 지원하는 측정 장비로 실험을 통해 검증한다. 제안하는 V대역 주파수 4 배기는 추가적인 버퍼나 필터 없이 높 은 출력 전력과 낮은 위상 잡음을 가지면서 밀리미터파 대역에서 위상 잡음이 낮은 신호 생성을 가능하게 하고 이를 통해 밀리미터 파 대역을 활용하는 분야에서 통신 품질을 향상시킨다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 1
제 2 장 V 대역 주파수 4배기 설계 6
제 1 절 차동 직교 하이브리드 결합기 설계 6
제 2 절 주파수 4배기 설계 15
제 3 절 입력 트랜스포머 발룬 설계 20
제 3 장 V 대역 주파수 4배기 측정 22
제 1 절 최종 제작 회로 및 측정 환경 22
제 2 절 S-parameter 측정 24
제 3 절 대신호 측정 26
제 4 절 위상 잡음 측정 29
제 4 장 결론 30
참고문헌 32
