Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

A Wideband LNA and High-Q Bandpass Filter for Subsampling Direct Conversion Receivers

서브샘플링 직접변환 수신기용 광대역 증폭기 및 High-Q 대역통과 필터

  • Park, Jeong-Min (Department of Electronics Eng., Ewha Womans University) ;
  • Yun, Ji-Sook (Department of Electronics Eng., Ewha Womans University) ;
  • Seo, Mi-Kyung (Department of Electronics Eng., Ewha Womans University) ;
  • Han, Jung-Won (Department of Electronics Eng., Ewha Womans University) ;
  • Choi, Boo-Young (Department of Electronics Eng., Ewha Womans University) ;
  • Park, Sung-Min (Department of Electronics Eng., Ewha Womans University)
  • 박정민 (이화여자대학교 전자공학과) ;
  • 윤지숙 (이화여자대학교 전자공학과) ;
  • 서미경 (이화여자대학교 전자공학과) ;
  • 한정원 (이화여자대학교 전자공학과) ;
  • 최부영 (이화여자대학교 전자공학과) ;
  • 박성민 (이화여자대학교 전자공학과)
  • Published : 2008.11.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, a cascade of a wideband amplifier and a high-Q bandpass filter (BPF) has been realized in a 0.18mm CMOS technology for the applications of subsampling direct-conversion receivers. The wideband amplifier is designed to obtain the -3dB bandwidth of 5.4GHz, and the high-Q BPF is designed to select a 2.4GHz RF signal for the Bluetooth specifications. The measured results demonstrate 18.8dB power gain at 2.34GHz with 31MHz bandwidth, corresponding to the quality factor of 75. Also, it shows the noise figure (NF) of 8.6dB, and the broadband input matching (S11) of less than -12dB within the bandwidth. The whole chip dissipates 64.8mW from a single 1.8V supply and occupies the area of $1.0{\times}1.0mm2$.

본 논문에서는 서브샘플링 기법을 이용한 직접변환 수신단에 이용할 수 있는 광대역 증폭기와 높은 Q-factor 값을 가지는 대역통과 필터(BPF) 회로를 0.18um CMOS 공정을 이용하여 구현하였다. 광대역 증폭기는 5.4GHz의 대역폭 및 12dB의 파워 이득 특성을 가지며, 대역통과필터는 2.4GHz Bluetooth 규격에서 동작할 수 있도록 설계하였다. RF 신호가 안테나를 통해 광대역 증폭기와 BPF를 통과한 후의 주파수응답 측정결과를 살펴보면, 2.34GHz에서 18.8dB의 파워이득파 31MHz의 대역폭을 갖는다. 이는 대역통과 필터의 Q-factor 값이 75로써 매우 높은 선택도(selectivity) 특성을 나타낸다. 또한, 전체 칩은 8.6dB의 noise-figure 특성과 대역폭 내에서 -12dB 이하의 입력 임피던스 매칭 (S11) 특성을 보이며, 전력소모는 1.8V 단일 전원전압으로부터 64.8mW 이고, 칩 면적은 $1.0{\times}1.0mm2$ 이다.

Keywords

References

  1. A. Abidi, "The Path to the Software-Defined Radio Receiver", IEEE J. of Solid-State Circuits, vol. 42, no. 5, pp.954-966, May 2007 https://doi.org/10.1109/JSSC.2007.894307
  2. 박정민, 서미경, 윤지숙, 최부영, 한정원, 박성민, "서브샘플링 직접변환 수신기용 5.3GHz 광대역 저잡음 증폭기", 전자공학회지, 제 44권 SD편, 제 12호, pp. 77-84, 2007년 12월
  3. B. Razavi, "RF Microelectronics", Ch. 5, 1998, Prentice Hall
  4. B. Razavi, 'Design of Integrated Circuits for Optical Communications', McGraw-Hill, 2003
  5. S. Pipilos et al., "A Si 1.8GHz RLC Filter with Tunable Center Frequency and Quality Factor", IEEE J. of Solid-state Circuits, Vol. 31, No. 10, pp. 1517-1525, 1996 https://doi.org/10.1109/4.540064
  6. F. Dulger et al., "A 1.3-V 5-mW Fully Integrated Tunable Bandpass Filter at 2.1GHz in 0.35um CMOS", IEEE J. of Solid-state Circuits, Vol. 38, No. 6, pp. 918-928, 2003 https://doi.org/10.1109/JSSC.2003.811867
  7. S. Anderson et al., "Wideband LNA for a Multi-standard Wireless Receiver in 0.18mm CMOS", ESSCIRC, pp. 655 - 658, 2003