:: The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication ::, Vol.18 No.6 | (2018) pp.127~132

0.1-μm GaAs pHEMT 공정을 이용한 높은 변환이득을 가지는 W-대역 캐스코드 혼합기 설계

Wonseok Choe

(정회원, 서강대학교 전자공학과)

HyeongJin Kim

(정회원, 서강대학교 전자공학과)

Wansik Kim

(정회원, LIG NEX1)

Jongpil Kim

(정회원, LIG NEX1)

Jinho Jeong

(정회원, 서강대학교 전자공학과)

Abstract

본 논문에서는 W-대역에서 동작하는 고이득 캐스코드 혼합기를 설계 및 제작하였다. W-대역과 같이 높은 주파수 대역에서는 소자의 성능저하로 인해 혼합기의 변환손실이 커지게 된다. 이는 송수신단 구성 시 RF 버퍼 증폭기와 같은 추가 적인 이득을 줄 수 있는 회로의 추가로 이어지고 이는 시스템 전체의 선형성 및 안정성에 영향을 미친다. 따라서 혼합기 설계 시 변환이득을 최대화하는 설계가 필요하다. 본 논문에서는 혼합기의 변환이득을 최대화하는 것에 초점을 두고 높은 변환이득을 얻기 위해 혼합기의 바이어스를 최적화하였고, 로드-풀 시뮬레이션을 이용하여 출력 정합회로를 최적화하였다. 설계된 회로는 0.1-μm GaAs pHEMT 공정을 이용하여 제작하였고, 측정을 통해 성능을 검증하였다. 제작된 회로는 W-대역 에서 –4.7 dB의 최대 변환이득과 2.5 dBm의 입력 1-dB 감쇄 전력이 측정되었다.
In this paper, a high conversion gain cascode mixer was designed in W-band and verified by the fabrication and measurements. In the high frequency band such as a W-band, the conversion loss of a mixer is increased because of the poor performance of transistors. This high conversion loss of the mixer requires additional circuits which can give an extra gain such as an RF buffer amplifier, and this can affects the linearity and stability of the overall systems. Therefore, it is necessary to maximize the conversion gain of the mixer. To maximize the conversion gain of the mixer, biases of the transistor were optimized, and output load impedance was optimized by the load-pull simulations. The designed mixer was fabricated in 0.1-μm GaAs pHEMT technology and verified by the measurements. The measurement results shows a maximum conversion gain of –4.7 dB at W-band and an input 1-dB compression point of 2.5 dBm.
  Cascode mixer; W-band; high conversion gain

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