효과적인 TX leakage 제거가 가능한 블로커에 강인한 셀룰러용 수신기 구조의 연구 = Study of the Blocker-Tolerant Receiver Architecture with Effective TX Leakage Suppression for Advanced Cellular Applications

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 셀룰러용 고차 radio frequency (RF) filtering 기반의 블로커에 강인한 수신기 구조의 설계를 제안한다. 제안된 수신기는 메인 경로에서 down-conversion 믹서를 사용하고, 보조 경로에는 TX LO 기반 믹서와 2차 low-pass filter (LPF)가 포함되어 LNTA로 피드백되도록 설계되었다. 이를 통해 블로커 신호를 효과적으로 제거함으로써 별도의 input-referred second-order intercept point (IIP2) calibration 없이도 IIP2 요구사항을 충족하는 성능을 달성한다. 제안된 수신기의 메인 경로는 cross-coupled CG LNTA (CCC CG LNTA), 그리고 전류 모드 수동 믹서와 transimpedance amplifier (TIA)로 구성된다. 새롭게 제안된 블로커에 강인한 수신기는 down-conversion 믹서, 2차 LPF, transconductance (Gm)-stage, up-conversion 믹서로 구성된 로컬 피드백 경로를 추가하여 transmitter (TX) leakage 신호를 제거한다. 제안된 피드백 경로는 TX LO 주파수 기반 믹서를 통해 TX notch 주파수를 정렬할 수 있으며, 2차 LPF를 적용해 기존 TX 대역에서 좁게 형성되던 notch를 넓혀 filtering 성능을 개선한다. CCC CG LNTA는 인덕터와 캡뱅크로 구성된 LC tank를 사용하여 셀룰러용 중간 대역 주파수를 지원한다. 제안된 수신기는 28-nm CMOS 공정으로 설계되었으며, 1 V 공급전압에 14 mA의 전류를 사용하고 전체 면적은 1 mm²이다. 또한, 41.9-44.7 dB의 conversion gain, 3.54-3.84 dB의 noise figure (NF), -7 dBm 이상의 input-referred third-order intercept points (IIP3), 68.6 dBm 이상의 IIP2 성능을 달성하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 1.1 연구 동기 1
• 1.2 설계 목표 5
• 1.3 논문 구성 5
• 2. 기존 발표된 RF Filtering LNTA 구조 6
• 2.1 LC Notch Filter를 적용한 RF Filtering LNTA 구조 6
• 2.2 Feedforward 기반의 능동 블로커 상쇄 루프를 적용한 RF Filtering LNTA 구조 8
• 2.3 Feedback 기반의 N-Path Filter 및 능동 블로커 상쇄 루프를 적용한 RF Filtering LNTA 구조 11
• 3. 제안하는 고차 RF Filtering 기반의 블로커에 강인한 수신기 구조 17
• 3.1 제안하는 고차 RF Filtering 기반의 능동 블로커 상쇄 구조 17
• 3.2 제안하는 고차 RF Filtering 기반의 블로커에 강인한 수신기 구조 22
• 4. 제안하는 고차 RF Filtering 기반의 블로커에 강인한 수신기의 설계 24
• 4.1 Cross-Coupled CG LNTA 25
• 4.2 2nd-Order Low-Pass-Filter 27
• 4.3 Gm-Stage 30
• 4.4 Double-Balanced Current-Mode Passive Mixer 31
• 4.5 Transimpedance Amplifier 32
• 5. 제안하는 고차 RF Filtering 기반의 블로커에 강인한 수신기의 시뮬레이션 결과 33
• 6. 결론 41
• 참고 문헌 42
• Abstract 46