저 전력 고 이득 주파수 상향변환기를 이용한 Zigbee 송신기 설계

Abstract

본 논문에서는 <TEX>$0.18{\mu}m$</TEX> CMOS 공정을 사용한 저 전력 고 이득 주파수 상향변환기를 이용하여 IEEE 802.15.4 규격을 만족하는 직접 변환 송신기를 제안 및 설계한다. 설계된 RF 직접 변환 송신기는 차동입력 디지털-아날로그 변환기, 수동 저역통과 필터, 가변이득 증폭기, Quadrature 주파수 상향 변환기 그리고 차동 출력 구동증폭기로 구성되어 있다. 제안하는 직접변환 송신기에서 핵심적인 부분은 2.4 GHz Zigbee 규격을 저 전력으로 구동하는데 있다. 특히 Quadrature 주파수 상향변환기는 이득 Boosting을 통하여 적은 전류 소모로도 충분한 이득과 선형성을 보이고 있다. 측정결과, 공급전압 1.2 V에서 송신기의 총 소모 전류는 7.8 mA이고, 최대 출력 전력은 0 dBm 이상 그리고 -30 dBc의 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)을 나타내고 있다. This paper introduces a direct-conversion CMOS RF transmitter for the IEEE 802.15.4 standard with a low-power high-gain up-conversion mixer designed in <TEX>$0.18{\mu}m$</TEX> process. The designed RF DCT(Direct Conversion Transmitter) is composed of differential DAC(Digital to Analog Converter), passive low-pass filter, quadrature active mixer and drive amplifier. The most important characteristic in designing RF DCT is to satisfy the 2.4 GHz Zigbee standard in low power. The quadrature active mixer inside the proposed RF DCT provides enough high gain as well as sufficient linearity using a gain boosting technique. The measurement results for the proposed transmitter show very low power consumption of 7.8 mA, output power more than 0 dBm and ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) of -30 dBc.