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한국지식정보기술학회 한국지식정보기술학회 논문지 한국지식정보기술학회 논문지 제15권 제1호
발행연도
2020.1
수록면
47 - 56 (10page)

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최근 저전력 센서 네트워크에 대한 관심이 급속히 증가하면서 BLE/ZigBee IoT MCU 용 RF transceiver 설계가 매우 중요한 과제가 되었다. 본 논문에서는 Bluetooth 5.0 core spec과 IEEE 802.15.4 ZigBee spec을 검토한 후 최적의 저전력 저가 IoT MCU 칩 구현을 위한 RF transceiver architecture를 제안하였다. 본 논문에서는 높은 dynamic range를 갖는 ADC와 digital filter를 포함한 low-IF 수신기 구조를 제안하였다. 제안된 구조는 analog filter를 사용하지 않아 전력 소모와 칩 면적을 동시에 개선할 수 있는 장점이 있다. 또 low-IF 수신기의 특성으로 인해 DC offset 제거를 위한 high pass filter를 제거하여 칩 면적 개선 및 DC offset 제거와 flicker noise로 인한 성능 열화를 개선하였다. 송신기는 two pint modulation과 크기 위상 보상 기법을 포함한 direct frequency modulation 구조를 제안하였으며, 5bit binary-weighted inverse class-F 전력 증폭기를 제안하였다. Inverse class-F 전력 증폭기는 class-F 전력 증폭기보다 개선된 전력 효율 특성을 보이며, 5bit binary-weighted 된 트랜지스터는 최대 출력 전력의 조절 및 출력 전력 ramping에 사용된다. 또 FCC의 spurious emission 요구 규격을 만족하기 위해 on-chip 및 off-chip 필터링 기법과 LO duty ratio를 보정하여 3차 및 2차 고조파를 억압하는 방법을 제안하였다. 마지막으로 본 논문에서는 배터리 사용 상황과 고정 전원 사용 상황을 모두 지원하여 저전력과 BOM cost 최적화를 달성하기 위해 buck과 global LDO를 사용하는 power architecture를 제안하였으며, 본 논문에서 제안된 RF transceiver 및 power architecture를 사용함으로 인해 저전력 및 고성능을 동시에 달성할 수 있다.

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