L1/L2 이중-밴드 GPS 수신기용 RF 전단부 설계

Abstract

본 논문에서는 L1/L2 이중-밴드 GPS(Global Positioning System) 수신기용 RF 전단부를 설계하였다. 수신기는 Low IF 구조이며, 인덕터를 사용하지 않는 광대역 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)와 이미지 제거를 위하여 다상 여과기(poly-phase filter)를 포함하는 quadrature 하향 변환 주파수 혼합기(quadrature down-conversion mixer) 및 전류 모드 논리(Current Mode Logic: CML) 주파수 분배기로 구성되어 있다. 저잡음 증폭기와 이미지 제거 주파수 혼합기는 높은 이득과 헤드룸 문제를 해결하기 위하여 전류 블리딩 기술을 이용하였으며, 광대역 입력 정합을 구현하기 위하여 공통 드레인 피드백을 이용하였다. <TEX>$0.18{\mu}m$</TEX> CMOS 공정을 이용해 제작된 RF 전단부는 L1 밴드에서 38 dB 그리고 L2 밴드에서 41 dB의 이득을 보이며, IIP3는 L1 밴드에서 -29 dBm, L2 밴드에서는 -33 dBm이다. 입력 정합은 50 MHz에서 3 GHz까지 -10 dB 이하를 만족하며, 잡음 지수(Noise Figure: NF)는 L1 밴드에서는 3.81dB, L2 밴드에서는 3.71 dB를 보인다. 이미지 주파수 제거율은 36.5 dB이다. 설계된 RF 전단부의 칩 사이즈는 <TEX>$1.2{\times}1.35mm^2$</TEX>이다. The RF front-end for L1/L2 dual-band Global Positioning System(GPS) receiver is presented in this paper. The RF front-end(down-converter) using low IF architecture consists of a wideband low noise amplifier(LNA), a current mode logic(CML) frequency divider and a I/Q down-conversion mixer with a poly-phase filter for image rejection. The current bleeding technique is used in the LNA and mixer to obtain the high gain and solve the head-room problem. The common drain feedback is adopted for low noise amplifier to achieve the wideband input matching without inductors. The fabricated RF front-end using <TEX>$0.18{\mu}m$</TEX> CMOS process shows a gain of 38 dB for L1 and 41 dB for L2 band. The measured IIP3 is -29 dBm in L1 band and -33 dBm in L2 band, The input return loss is less than -10 dB from 50 MHz to 3 GHz. The measured noise figure(NF) is 3.81 dB for L1 band and 3.71 dB for L2 band. The image rejection ratio is 36.5 dB. The chip size of RF front end is <TEX>$1.2{\times}1.35mm^2$</TEX>.