High-Q 노치 필터를 적용한 전류-재사용 저잡음 증폭기의 연구 = Study of High-Q RF Notch-Filtered Current-Reuse Low-Noise Amplifier

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 인접 송신기 누설 신호를 효과적으로 억제하고 고품질 계수(Q)의 노치(notch) 필터링을 제공하기 위한 전류 재사용(current-reuse) 기반 RF 필터링 저잡음 증폭기(LNA)를 제안한다. 제안 회로는 입력단에 3차 LC 노치 필터를 통합 하여 송신 누설(TX leakage) 및 대역외 간섭 신호를 선택적으로 감쇠시키며, 교차 결합(cross-coupled) 음의 저항(negative-resistance) 네트워크를 이용해 수동 소자 손실을 보상함으로써 노치의 Q 값을 향상시킨다. 또한 전력 오버헤드를 최소화하기 위해 음저항 경로와 입력 정합(input matching) 경로가 단일 전류원을 공유하도록 전류 재사용 구조로 설계하였다. 더불어 제한된 바이어스 전류 조건에서도 입력 정 합 및 이득을 개선하기 위해 국부 피드백 기반 gm-부스팅(gm-boosting) 기법을 적 용하였다. 28 nm 삼성 CMOS 공정에서 수행한 포스트 레이아웃 시뮬레이션 결과, 제안 LNA는 전압 이득 21–25 dB, 잡음지수 3.9–4.1 dB를 달성하였으며, 송신 누설 및 대역외 간섭에 대해 15 dB 이상의 제거(rejection) 성능을 제공하였다. 또한 1.2 V 전원에서 10.8 mA를 소모하여, 집적 RF 필터링과 효율적인 전류 재사용을 통해 높 은 수신 감도 유지와 강인한 간섭 억제를 동시에 달성할 수 있음을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1 연구 동기 1
• 1.2 설계 목표 6
• 1.3 논문 구성 6
• 2. RF-filtering LNA/LNTA 7
• 2.1 FDD 수신기에서 RF-filtering LNA의 역할 7
• 2.2 N-path BRF 기반 LNTA 구조 8
• 2.3 LC 노치 기반 RF-filtering LNA 구조 9
• 2.4 LC 노치 기반 Current-Reuse LNA 10
• 3. LC 노치 필터 기반 선행 연구 11
• 3.1 LC 노치 필터의 기본 원리와 토폴로지 분류 11
• 3.2 LC 노치 기반 RF filtering LNA 13
• 3.3 Active Q-enhancement를 이용한 LC 노치 필터 설계 기법 16
• 3.4 LNA에 통합된 LC 노치 필터 구조 비교 18
• 3.5 전류 재사용 LC 노치 RF-filtering LNTA 선행 연구 21
• 4. 제안하는 Current-Reuse RF-filtering LNA의 설계 24
• 4.1 제안하는 Current-Reuse RF Filtering LNA의 개념 24
• 4.2 회로 구성 및 DC/AC 경로 26
• 4.3 소신호 모델 및 트랜스컨덕턴스 특성 29
• 4.4 이득 피크 및 노치 주파수의 선택적 배치 31
• 4.5 Local feedback을 이용한 입력 매칭 특성 33
• 5. High-Q 노치 필터를 적용한 전류-재사용 저잡음 증폭기 시뮬레이션 결과 35
• 6. 결론 40
• 7. 참고 문헌 41
• 8. Abstract 45