소형 IF 발룬이 내장된 MMIC 이중 평형 저항성 혼합기

Abstract

본 논문에서는 <TEX>$0.5{\mu}m$</TEX> p-HEMT 공정을 이용한 MMIC 이중 평형 저항성 혼합기를 개발하였다. 본 혼합기에는 LO, RF, IF 등의 3개의 발룬이 포함된다. <TEX>$8{\sim}20\;GHz$</TEX> 범위에서 동작하는 LO와 RF 발룬은 Marchand 발룬으로 구현하였다. 칩 크기를 줄이기 위해 구부려진 다중 결합 선로를 이용하였고, 이로 인해 발생하는 모드 위상 속도 차이를 보상하기 위해 인덕터 선로를 삽입하였다. IF 발룬은 DC 결합 차동 증폭기로 구현하였다. <TEX>$0.3{\times}0.5\;mm^2$</TEX> 크기를 가진 IF 발룬의 측정 결과, DC에서 7 GHz 주파수 범위에서 크기와 위상의 오차가 각각 1 dB와 <TEX>$5^{\circ}$</TEX> 이내의 결과를 보였다. 개발된 <TEX>$1.7{\times}1.8\;mm^2$</TEX> 크기의 이중 평형 저항성 혼합기의 측정 결과, 동작 주파수 범위에서 16dBm LO 입력 전력에 대해 삽입 손실이 <TEX>$5{\sim}11\;dB$</TEX>이고, 출력 OIP3가 <TEX>$10{\sim}15\;dBm$</TEX>인 결과를 보였다. This paper presents a wideband doubly balanced resistive mixer fabricated using <TEX>$0.5{\mu}m$</TEX> GaAs p-HEMT process. Three baluns are employed in the mixer. LO and RF baluns operating over an 8 to 20 GHz range were implemented with Marchand baluns. In order to reduce chip size, the Marchand baluns were realized by the meandering multicoupled line and inductor lines were inserted to compensate for the meandering effect. IF balun was implemented through a DC-coupled differential amplifier. The size of IF balun is <TEX>$0.3{\times}0.5\;mm^2$</TEX> and the measured amplitude and phase unbalances were less than 1 dB and <TEX>$5^{\circ}$</TEX>, respectively from DC to 7 GHz. The mixer is <TEX>$1.7{\times}1.8\;mm^2$</TEX> in size, has a conversion loss of 5 to 11 dB, and an output third order intercept(OIP3) of +10 to +15 dBm at 16 dBm LO power for the operating bandwidth.