Band-III T-DMB/DAB 모바일 TV용 저전력 CMOS RF 튜너 칩 설계

Abstract

본 논문에서는 Band-III 지상파 디지털 멀티미디어 방송 수신용 저전력 CMOS RF 튜너 칩에 대해 기술한다. 제안된 RF 튜너 칩은 저전력의 소형 휴대단말기 개발에 적합한 Low-IF 수신 구조로 설계되었으며, 174~240 MHz의 RF 방송 신호를 수신하여 1.536 MHz 대역폭의 2.048 MHz IF 신호를 출력한다. RF 튜너 칩은 저잡음 증폭기, 이미지 신호 제거 믹스, 채널 필터, LC-VCO, PLL과 Band-gap 기준 전압 생성기 등의 모든 수신부 기능 블록들을 포함하고 있으며, 0.18 um RF CMOS 기술을 이용하여 단일 칩으로 제작되었다. 또한 전력 소모를 줄이기 위한 4단계 이득 가변이 가능한 저잡음 증폭기를 제안하였으며, Schmoock's 선형화 기법과 Current bleeding 회로 등을 이용하여 수신 성능을 개선하였다. 제작된 RF 튜너 칩의 이득 제어 범위는 -25~+88 dB, 잡음 특성(NF)은 Band-III 전체 대역에서 약 4.02~5.13 dB, 선형 특성(IIP3)은 약 +2.3 dBm 그리고 이미지 신호 제거비는 최대 63.4 dB로 측정되었다. 총 전력 소모는 1.8 V 단일 전원에서 약 54 mW로 우수하며, 칩 면적은 약 <TEX>$3.0{\times}2.5mm^2$</TEX>이다. This paper describes a fully integrated CMOS low-IF mobile-TV RF tuner for Band-III T-DMB/DAB applications. All functional blocks such as low noise amplifier, mixers, variable gain amplifiers, channel filter, phase locked loop, voltage controlled oscillator and PLL loop filter are integrated. The gain of LNA can be controlled from -10 dB to +15 dB with 4-step resolutions. This provides a high signal-to-noise ratio and high linearity performance at a certain power level of RF input because LNA has a small gain variance. For further improving the linearity and noise performance we have proposed the RF VGA exploiting Schmoock's technique and the mixer with current bleeding, which injects directly the charges to the transconductance stage. The chip is fabricated in a 0.18 um mixed signal CMOS process. The measured gain range of the receiver is -25~+88 dB, the overall noise figure(NF) is 4.02~5.13 dB over the whole T-DMB band of 174~240 MHz, and the measured IIP3 is +2.3 dBm at low gain mode. The tuner rejects the image signal over maximum 63.4 dB. The power consumption is 54 mW at 1.8 V supply voltage. The chip area is <TEX>$3.0{\times}2.5mm^2$</TEX>.