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[밀리터리파 분야] 60 ㎓ Radio의 CMOS SoC 및 SoP 집적
박철순,정동윤,은기찬 한국전자파학회 2008 전자파기술 Vol.19 No.5
Gbps급의 대용량 데이터를 무선으로 전송하기 위해 60 ㎓ 대역의 연구가 활발히 진행되고 있다. 60㎓ 대역은 공기 중에서 약 16 ㏈/㎞의 손실 특성을 가지므로 10미터 이내의 단거리 무선 대용량 데이터 전송용에 적합하다. 따라서 Kiosk 및 이동 단말기 간 대용량 무선 데이터 통신을 위한 저전력 CMOS chip 기술 및 실내용 고화질 비디오 전송을 위한 억세스 포인트와 HDTV에 장착되기 위한 단일 집적모듈에 관한 연구가 크게 대두되고 있다. 본 원고에서는 저전력 소모 V-band 신호 발생기를 비롯한 CMOS SoC에 대한 세계적인 추세와 동향을 살펴보고, LTCC를 이용한 단일 집적 송수신 모듈에 대해 기술하고자 한다.
60 GHz Radio의 CMOS SoC 및 SoP 집적
박철순,정동윤,은기찬,Park, Cheol-Sun,Jeong, Dong-Yun,Eun, Gi-Chan 한국전자파학회 2008 전자파기술 Vol.19 No.5
Gbps급의 대용량 데이터를 무선으로 전송하기 위해 60 GHz대역의 연구가 활발히 진행되고 있다. 60 GHz 대역은 공기 중에서 약 16 dB/km의 손실 특성을 가지므로 10미터 이내의 단거리 무선 대용량 데이터 전송용에 적합하다. 따라서 Kiosk 및 이동 단말기 간 대용량 무선 데이터 통신을 위한 저전력 CMOS chip 기술 및 실내용 고화질 비디오 전송을 위한 억세스 포인트와 HDTV에 장착되기 위한 단일 집적 모듈에 관한 연구가 크게 대두되고 있다. 본 원고에서는 저전력 소모 V-band 신호 발생기를 비롯한 CMOS SoC에 대한 세계적인 추세와 동향을 살펴보고, LTCC를 이용한 단일 집적 송수신 모듈에 대해 기술하고자 한다.
40 GHz 대역 고정통신용 광대역 LTCC 수신기 모듈
김봉수,김광선,은기찬,변우진,송명선,Kim Bong-Su,Kim Kwang-Seon,Eun Ki-Chan,Byun Woo-Jin,Song Myung-Sun 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.10
본 논문에서는 40 GHz 대역에서 동작하는 IEEE 802.16 고정 무선 통신 액세스를 위한 소형 저가격 및 광대역의 수신 모듈을 설계하고 구현하는 방법을 제안한다. 제안된 수신 모듈은 우수한 성능을 달성하기 위하여 캐비티 공정을 가지는 다층 LTCC 기술을 사용한다. 수신기는 저잡음 증폭기, 서브-하모닉 믹서, 내장된 이미지 제거필터와 IF 증폭기로 구성된다. 전송 손실과 모듈의 크기를 줄이기 위하여, 각 소자를 연결하기 위한 CB-CPW, 스트립 선로, 본드 와이어 및 천이(transition)들이 사용된다. LTCC는 유전율 7.1인 Dupont사의 DP-943을 사용하고 층수는 6층이며, 각 층의 높이가 100 um이다. 구현된 모듈의 크기는 $20{\times}7.5{\times}1.5\;mm^3$이며, 전체 잡음 지수는 4.8 dB 이하, 하향 변환 이득이 19.83 dB, 입력 P1 dB가 -22.8 dBm이고 이미지 제거값이 36.6 dBc 이상이다. 그리고 $560\~590\;MHz$ 대역의 디지털 TV 신호를 40 GHz 대역으로 상향 변환하여 전송시킨 후, 수신 모듈을 이용하여 시연하였다. This paper presents how to design and implement a very compact, cost effective and broad band receiver module for IEEE 802.16 FWA(Fixed Wireless Access) in the 40 GHz band. The presented receiver module is fabricated in a multi-layer LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic) technology with cavity process to achieve excellent electrical performances. The receiver consists of two MMICs, low noise amplifier and sub-harmonic mixer, an embedded image rejection filter and an IF amplifier. CB-CPW, stripline, several bond wires and various transitions to connect each element are optimally designed to keep transmission loss low and module compact in size. The LTCC is composed of 6 layers of Dupont DP-943 with relative permittivity of 7.1. The thickness of each layer is 100 um. The implemented module is $20{\times}7.5{\times}1.5\;mm^3$ in size and shows an overall noise figure of 4.8 dB, an overall down conversion gain of 19.83 dB, input P1 dB of -22.8 dBm and image rejection value of 36.6 dBc. Furthermore, experimental results demonstrate that the receiver module is suitable for detection of Digital TV signal transmitted after up-conversion of $560\~590\;MHz$ band to 40 GHz.
LTCC 다층 회로를 이용한 밀리미터파 대역 저 손실 유전체 도파관 필터
정동윤(Dong Yun Jung),은기찬(Ki Chan Eun),박철순(Chul Soon Park) 대한전자공학회 2006 대한전자공학회 학술대회 Vol.2006 No.11
For millimeter-wave band applications, this paper presents a fully embedded multi-layer dielectric waveguide filter (DWGF) with very low insertion loss and small size, which does not need any additional assemblies such as flip-chip bonding and bond wiring for radio integration. The filter is formed incorporating metallized through holes in low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrates with a relative dielectric constant of 7.05. We have studied the DWGF with a low-loss conductor backed co-planar waveguide-to-embedded-microstrip line-to-waveguide (CBCPW-to-eMSL-to-WG) transition structure for millimetwer-wave band system-on-package (SoP). The input/output pads have a CBCPW structure suitable for interconnection of MMICs. The filter consists of two resonators using metallized inductive posts in the LTCC dielectric substrate. The total volume of the filter including all transitions and measurement pads is 6.37 × 3.33 × 0.2 ㎣. A fabricated DWGF with eMSL-to-WG transitions shows a center frequency of 60.8 ㎓ and exhibits an insertion loss and return loss of 2.9 ㏈ and less than 20 ㏈, respectively. The measured results of a test pattern including two transitions of the input/output ports and 2660 ㎛ long waveguide show insertion loss as small as 0.8 ㏈ at a center frequency of 60.8 ㎓, and a return loss better than 11.6 ㏈ for the overall V-band.
[특집 : RF 부품 및 소재기술 동향]LTCC를 이용한 밀리미터파 송수신기 설계 기술
송명선,변우진,김광선,김봉수,은기찬 한국전자파학회 2005 전자파기술 Vol.16 No.4
과거 밀리미터파는 군사용이나 국간 중계와 같은 제한적인 고정 통신용으로 사용되어 왔다. 이러한 제한적인 활용의 원인은 표준의 부재로 인한 장비호환성 부족, 전파의 직진성, 고가의 시스템 가격, 새로운 활용 분야 개척 미흡에 있다고 하겠다. 고정통신 분야에서는 IEEE 802.16에서 표준화가 완료되고, 밀리미터파 차량 충돌 방지 레이다, 밀리미터파 WPAN 등 새로운 활용 분야가 개척됨에 따라 시스템의 가격이 밀리미터파 이용 활성화의 관건이 되고 있으며, 특히 소형화에 의한 개인용 기기에의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 적층 구조의 유전체 기판을 사용하는 LTCC 기술을 밀리미터파대에 적용하여 밀리미터파 송수신 시스템을 저가격화, 소형화 하는 기술의 개발 현황에 대해 기술하였다.