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3.1~10.6 GHz UWB 통신시스템을 위한 완전 차동 CMOS LNA의 설계

전문가 제언: ○ UWB(Ultra Wide-Band)는 초고속 무선통신기술의 일종으로 약 3GHz에서 10GHz대까지의 초광대역 주파수 밴드를 사용해 근거리(10m)내에 무선 PAN(Personal Area Network) 망을 구축, 이를 통해 대용량의 데이터를 최대 480Mbps의 속도로 전송할 수 있어 차후 기존의 USB케이블 및 고속 데이터 케이블을 대체할 것으로 기대된다.

○ 2009년 2월 삼성전자는 UWB 기술을 통해 무선으로 데이터를 전송할 수 있는 단일 무선 USB 칩을 90나노 CMOS 고집적 공정을 이용하여 업계 최초로 개발했다고 발표한 바 있다. 또한 3월부터 본격 양산에 들어가면서 무선 USB 시장공략에 적극 나서고 있고, 단기적으로는 디지털 카메라의 SD카드에, 향후 휴대폰, MP3플레이어, 컴퓨터, TV, 디지털 카메라, 프린터 등 다양한 전자제품군에 UWB기술을 적용할 것으로 예상되고 있다.

○ 시장조사 기관인 인스탯(In-Stat)에 따르면, 세계 무선 USB 칩의 수요가 올해 70만개에서 2012년에는 1억9000만개로 증가해 연평균 약 300% 이상 급속한 성장을 이룰 것으로 전망하고 있다.

○ 그러나 CMOS 공정을 이용한 UWB 시스템의 구현사례는 시장의 잠재력에 비해 활성화되지 못한 상황으로, 고주파 광대역 회로설계의 어려움이 이러한 원인 중 하나로 지목받고 있다. 특히 LNA(저 잡음증폭기) 설계의 경우, 광대역 주파수 상으로도 우수한 입력정합과 평탄이득 및 낮은 잡음지수의 성능을 동시에 도출해야 하는 어려움을 갖고 있다.

○ 본고에서 제안한 방법은 공통 게이트 증폭기에 용량성 상호결합 기술과 직렬 피킹을 이용하여 기존회로의 단점을 극복하고, 전력소모 대비 이득과 입?출력 정합특성 그리고 잡음지수까지 모든 전기적 성능을 향상시킨 것으로 앞으로 전개될 UWB용 통신제품의 적용에 있어서 중요한 설계사례가 될 것으로 보인다.

저자: ZHANG Hong et.al
자료유형: 학술정보