ATF34143(MOSFET)을 이용한 LNA(저잡음증폭기)

목차

1. 서론
1.1. LNA의 개념
1.2. LNA의 역할
1.3. LNA 이용 분야
1.4. 최근 동향

2. 저잡음 증폭기 이론
2.1. 증폭기 등가 회로
2.1.1 구성요소
2.1.2 해석
2.1.3 반사계수
2.2. 안정도 분석
2.2.1 증폭기의 안정도는 매우 중요한 요소
2.2.2 증폭기의 무조건 안정 조건
2.2.3 무조건 안정
2.2.4 잠재적 불안정
2.2.5 스미스차트를 이용한 안정도 확인
2.2.6 출력단 안정원
2.2.7 입력단 안정원
2.2.8 안정도 개선
2.3. 이득 원
2.3.1 가용 전력 이득 원을 이용한 증폭기 설계
2.4. 잡음 원
2.4.1 잡음 원을 이용한 증폭기 설계
2.5. Matching
2.5.1 Noise Matching
2.5.2 Lumped Matching
2.5.3 Smith Chart를 이용한 Matching

3. 설계 과정
3.1. ATF34143 IV특성 분석
3.2. 안정도 확인
3.3. 안정도 개선
3.4. Gain Circle 과 Noise Circle
3.4.1 Input Matching
3.4.2 Output Matching
3.4.3 Smith Tool을 이용한 Input, Output Matching

4. 결론
4.1. LNA 회로도
4.2. K>1 & B>0 무조건 안정
4.3. Stability Circle
4.4. Impedance Matching
4.5. Gain & Noise Figure
4.6. S Parameter
4.7. 결론 및 고찰

5. 참고문헌

본문내용

1.1 LNA 개념
LNA란 Low Noise Amplifier의 약자이며 우리말로는 저잡음 증폭기라고 불린다. RF 수신 단에서 수신된 전력은 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력레벨을 갖고 있다. 그렇기 때문에 반드시 증폭이 필요한데, 이미 외부에서 많은 잡음을 포함해서 날아온 신호이기 때문에 무엇보다도 잡음을 최소화하고 증폭 할 수 있는 기능이 필요하다. LNA의 저잡음 특성을 만들기 위해서는 낮은 잡음지수를 가지는 TR과 저항 등의 열잡음 소자를 적게 사용하면서 전류 역시 작게 사용해야 한다. 그와 함께 Conjugate matching을 통해 최대한의 gain을 확보해야한다.

1.2 LNA의 역할
일반적인 RF(Radio Frequency) 시스템 블록을 보면 크게 송신부와 수신부로 나눌 수 있는데, 저잡음 증폭기는 수신부의 앞부분에 위치하게 된다. 저잡음 증폭기는 수신기 선단에 위치하여 안테나로부터 RF(Radio Frequency) 신호를 처음으로 받아들이는 수신기 부분으로써 안테나로부터 받는 아주 미약한 신호를 잡음 없이 증폭하는 회로이다. 이득이 클 경우 여기서의 잡음특성이 수신기 전체의 잡음특성을 좌우한다. 저잡음 증폭기 설계시 고려사항으로는 잡음지수, 이득, 선형성, 전력소모, 안정도 등이 있는데, 여기서 Trade off관계를 이루므로 적절한 최적화가 필요하다.

<중 략>

1.4 최근 동향
Bipolar, GaAs MOSFET 및 SiGe HBT로 선행된 RF소자는 CMOS 소자에 비해 개별 성능이 우수하지만, 저잡음 증폭기의 결과 값을 살펴보면 같은 소자를 이용한 경우에도 잡음지수, 이득 및 전력등과 같은 특성지표 결과 값의 범위가 넓은 단점이 있다. 이에 반해 CMOS소자는 개별 소자로서의 특성은 좋지 않지만 IF(중간주파수단)모듈을 함께 집적 시킬 수 있기 때문에 SOC RF집적회로에 많이 사용되는 추세이다. SOC구현을 위하여 CMOS 소자가 필수적이지만, 아직까지 CMOS 소자는 잡음에 대한 모델 특성이 충분하지 않을 뿐 아니라, 선형성을 향상시키는데 많은 어려움이 있다.

참고 자료

SEDRA/SMITH 마이크로 전자회로 6판 p380~394
RAZAVI 마이크로 전자회로 2판 저자: Behzad Razavi p283~326
RF 회로설계 이론과 응용 제 2판 저자 : Reinhold Ludwig, Gene Bogdanov p111~146
RF및 초고주파공학 저자: kai chang 한빛아카데미
ATF-34143, Low Noise Pseudomorphic HEMT a Surface Mount Plastic[PDF]
1.5V, 900MHz CMOS Low Noise Amplifier Design 저자: 오준석
The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits 저자: Thomas Lee.