IEEE 802.15.4g MR-OFDM SUN 표준을 지원하는 0.18-μm CMOS 기저대역 회로 설계에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 IEEE 802.15.4g MR-OFDM SUN 시스템에 적용 가능한 4개의 멀티채널 대역폭 및 최대 84 dB 전압이득을 제공할 수 있는 기저대역 수신기를 제안한다. 제안하는 기저대역 수신기는 연산증폭기를 이용한 저항 부궤환 구조의 가변 이득 증폭기 2개와 한 개의 Active-RC 5차 Chebyshev필터, 그리고 한 개의 DC-offset 제거회로로 구성된다. 제안하는 기저대역 수신기는 100 kHz, 200 kHz, 400 kHz, 그리고 600 kHz의 1 dB 다중 채널 차단 주파수를 지원하며, +7 dB에서 +84 dB까지 1 dB 단계로 전압 이득을 제공한다. 또한 제안하는 기저대역 수신기는 DC-offset 제거 회로를 사용함으로써 직접 변환 수신기 구조에서 발생되는 DC-offset 문제를 회피하였다. 모의실험 결과 제안하는 수신기는 최대 차동 신호 <TEX>$1.5V_{pp}$</TEX>의 입력 신호를 받아들일 수 있으며, 5 kHz와 500 kHz에서 42 dB, 37.6 dB 노이즈 지수를 각각 제공한다. 제안하는 I/Q기저대역 수신기는 <TEX>$0.18-{\mu}m$</TEX> CMOS 공정으로 설계되었으며, 1.8 V의 전압으로 부터 총 17 mW 전력을 소모한다. This paper has proposed a multi-channel and wide gain-range baseband circuit blocks for the IEEE 802.15.4g MR-OFDM SUN systems. The proposed baseband circuit blocks consist of two negative-feedback VGAs, an active-RC 5th-order chebyshev low-pass-filter, and a DC-offset cancellation circuit. The proposed baseband circuit blocks provide 1 dB cut-off frequencies of 100 kHz, 200 kHz, 400 kHz, and 600 kHz respectively, and achieve a wide gain-range of +7 dB~+84 dB with 1 dB step. In addition, a DC-offset cancellation circuit has been adopted to mitigate DC-offset problems in direct-conversion receiver. Simulation results show a maximum input differential voltage of <TEX>$1.5V_{pp}$</TEX> and noise figure of 42 dB and 37.6 dB at 5 kHz and 500 kHz, respectively. The proposed I-and Q-path baseband circuits have been implemented in <TEX>$0.18-{\mu}m$</TEX> CMOS technology and consume 17 mW from a 1.8 V supply voltage.