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

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

A 2.4-GHz Low-Power Direct-Conversion Transmitter Based on Current-Mode Operation

전류 모드 동작에 기반한 2.4GHz 저전력 직접 변환 송신기

  • 최준우 (부산대학교 전자전기공학부) ;
  • 이형수 (LG 전자) ;
  • 최치훈 (부산대학교 전자전기공학부) ;
  • 박성경 (부산대학교 전자전기공학부) ;
  • 남일구 (부산대학교 전자전기공학부)
  • Received : 2011.09.30
  • Published : 2011.12.25
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Abstract

In this paper, a low-power direct-conversion transmitter based on current-mode operation, which satisfies the IEEE 802.15.4 standard, is proposed and implemented in a $0.13{\mu}m$ CMOS technology. The proposed transmitter consists of DACs, LPFs, variable gain I/Q up-conversion mixer, a divide-by-two circuit with LO buffer, and a drive amplifier. By combining DAC, LPF, and variable gain I/Q up-conversion mixer with a simple current mirror configuration, the transmitter's power consumption is reduced and its linearity is improved. The drive amplifier is a cascode amplifier with gain controls and the 2.4GHz I/Q differential LO signals are generated by a divide-by-two current-mode-logic (CML) circuit with an external 4.8GHz input signal. The implemented transmitter has 30dB of gain control range, 0dBm of maximum transmit output power, 33dBc of local oscillator leakage, and 40dBc of the transmit third harmonic component. The transmitter dissipates 10.2mW from a 1.2V supply and the die area of the transmitter is $1.76mm{\times}1.26mm$.

본 논문에서는 전류 모드 동작에 기반한 IEEE 802.15.4 규격을 만족하는 2.4GHz 저전력 직접 변환 송신기를 제안하고 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 구현하였다. 제안된 송신기는 디지털-아날로그 변환기, 저역통과 필터, 가변 이득 I/Q 상향 혼합기, 구동 증폭기 및 LO 버퍼를 포함하는 주파수 나누기 2회로로 구성되어 있다. 디지털-아날로그 변환기와 저역통과 필터(LPF), 가변이득 I/Q 상향 혼합기의 트랜스컨덕터 단을 하나의 전류 미러 회로로 합친 간단한 구조를 제안하여 전력 소모를 줄이면서 선형성을 향상할 수 있도록 하였다. 구동 증폭기는 캐스코드 타입의 증폭기로 제어 신호를 이용하여 이득을 조절할 수 있게 하였고, 외부 4.8GHz 신호를 받아 주파수 나누기 2 전류 모드 로직 (CML) 회로를 사용하여 2.4GHz I/Q 차동 LO 신호를 생성하도록 설계하였다. 구현한 송신기는 30dB의 이득 조정 범위를 가지면서 0dBm의 최대 출력 신호에서 33dBc의 LO 누설 성분, 40dBc의 3차 하모닉 성분의 특성을 보이며, 구현한 칩의 면적은 $1.76mm{\times}1.26mm$으로 전력소모는 1.2V 단일 전원 전압으로부터 10.2mW이다.

Keywords

References

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