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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김창완
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 동아대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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본 논문에서는 Input Matching, Interstage Matching, Output Matching 세 가지 Matching 방식과 함께 60-GHz 대역에서 동작하는 광대역 드라이브 증폭기를 설계했다.
60-GHz 신호를 잘 받아오기 위해 Input Matching은 50Ω Impedance Matching을 진행하였으며 출력단의 Output Matching은 최대 전력 전달을 위해 Load-Pull Simulation을 진행하여 매칭했다. Interstage Matching은 Voltage Matching을 진행하였다.
매칭 후 Transformer를 설계하는 과정에서 트랜지스터의 Drain에 연결되는 Two-Turn 인덕터의 구조적인 문제로 인해 발생하는 DC-Offset을 Transformer 구조 변경으로 성능 열화없이 개선하였다.
설계된 Transformer는 EM Simulation을 통해 sNp 파일로 추출하여 Cadence Tool에서 시뮬레이션을 통해 DC Voltage, AC Simulation, Output P1dB 등을 확인하여 검증했고 구조 변경으로 인해 Non-Inverting Transformer를 사용하였지만 S21, Gmax를 통해 Cut-Off 되는 위치를 확인하여 60-GHz 대역에서 사용이 가능한지 검증하였다.
측정 장비의 한계로 인해 시뮬레이션 결과와 측정 결과는 S-parameter로 비교하였으며 공정 과정에서 예상하지 못한 Capacitance 성분으로 인해 약 2-GHz의 주파수 이동을 제외하면 전체적으로 비슷한 결과를 확인했다.
본 논문에서 제안된 드라이브 증폭기는 65-nm CMOS 공정으로 제작되었으며, 0.8V 공급 전원에 약 40mA의 전류를 소모한다. 또한 -10dB 이상의 입출력 반사계수를 만족하고, 약 3.4dBm의 출력P1dB를 만족하였다.
60-GHz 신호를 잘 받아오기 위해 Input Matching은 50Ω Impedance Matching을 진행하였으며 출력단의 Output Matching은 최대 전력 전달을 위해 Load-Pull Simulation을 진행하여 매칭했다. Interstage Matching은 Voltage Matching을 진행하였다.
매칭 후 Transformer를 설계하는 과정에서 트랜지스터의 Drain에 연결되는 Two-Turn 인덕터의 구조적인 문제로 인해 발생하는 DC-Offset을 Transformer 구조 변경으로 성능 열화없이 개선하였다.
설계된 Transformer는 EM Simulation을 통해 sNp 파일로 추출하여 Cadence Tool에서 시뮬레이션을 통해 DC Voltage, AC Simulation, Output P1dB 등을 확인하여 검증했고 구조 변경으로 인해 Non-Inverting Transformer를 사용하였지만 S21, Gmax를 통해 Cut-Off 되는 위치를 확인하여 60-GHz 대역에서 사용이 가능한지 검증하였다.
측정 장비의 한계로 인해 시뮬레이션 결과와 측정 결과는 S-parameter로 비교하였으며 공정 과정에서 예상하지 못한 Capacitance 성분으로 인해 약 2-GHz의 주파수 이동을 제외하면 전체적으로 비슷한 결과를 확인했다.
본 논문에서 제안된 드라이브 증폭기는 65-nm CMOS 공정으로 제작되었으며, 0.8V 공급 전원에 약 40mA의 전류를 소모한다. 또한 -10dB 이상의 입출력 반사계수를 만족하고, 약 3.4dBm의 출력P1dB를 만족하였다.
목차
1. Introduction 11-1. Background 11-2. Purpose of research 21-3. Organization of thesis 32. Matching Network 32-1 Input Matching Network (50Ω Impedance Matching) 32-2 Output Matching Network (Load-Pull Simulation) 52-3 Interstage Matching Network (Voltage Matching) 63. Design of 60-GHz Drive Amplifier 83-1 Schematic 83-2 DC-Offset 103-3 Layout 134. Simulation & Measurement Results 164-1 Simulation Results 164-2 Measurement Results 185. Conclusions 21참고문헌 22ABSTRACT 25
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