CMOS를 이용한 W-band 초광대역 레이더 수신단 집적회로

Abstract

본 논문에서는 CMOS 공정을 이용한 W-band UWB Radar Receiver Front-end에 대하여 다루었다. Introduction에서는 UWB radar의 application에 대하여 알아보았고, 그 중에서도 W-band를 활용한 automotive UWB radar에 대해 더욱 자세히 살펴보았다. 또한 UWB radar의 기본적인 동작을 설명하였다. 다음으로는 W-band UWB radar receiver front-end를 위한 link budget을 세워보았다. 이를 위해 minimum SNR의 개념과 radar equation에 대하여 설명하였고, 이를 바탕으로 receiver 전체의 linearity와 noise figure를 계산하였다. 또한 LNA와 mixer 각각의 specification을 결정하였다. 다음 장에서는 adaptive gain LNA에 대하여 다루었다. Receiver의 issue 중 하나인 dynamic range를 위해서 variable gain LNA가 사용되는데, gain control하는데에 어려움이 있어 이를 해결하기 위해 adaptive biased circuit를 이용한 adaptive gain LNA를 제안하였다. 또한 cascade structure에서 parasitic capacitance를 제거하기 위해 resonant inductor를 사용하는데 이러한 inductor를 parallel하게 연결하는 것이 input and noise matching에 유리한 것을 수식적으로 증명하였다. 다음 장에서는 sub-harmonic mixer에 대하여 다루었다. Receiver의 또 다른 issue 중 하나인 dc offset을 해결하기 위하여 sub-harmonic mixer가 사용되는데, conversion loss를 가지는 문제점이 있어 이를 해결하기 위한 gain improvement techniques를 제안하였다. 또한 설계한 chip을 측정하여 high conversion gain 특성을 확인하였다. 다음 장에서는 제안한 adaptive gain LNA와 high conversion gain SHM로 이루어진 receiver front-end에 대하여 다루었다. 설계한 chip의 측정 결과를 통하여 RF power에 따른 adaptive gain control의 동작을 검증하였다. 또한 low noise figure의 특성을 확인하였다.