초재생 수신기의 주파수 합성 기법 연구 (Study on Frequency Synthesis of Super-regenerative Receiver)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 55권 / 9호 / 44 ~ 50페이지
· 저자명 : 김성중, 이강윤

초록

본 논문에서는 초 재생 수신기의 동작 특성을 새롭게 재검토하고 지금까지 간과되어 온 주파수 합성기의 옵셋 문제에 대해 기술한다. 또한 이를 해결할 수 있도록 초 재생 수신기에 특화된 주파수 합성 방식을 새롭게 제안하고 이를 적용한 수신기의 성능 검증 결과를 소개한다. 다중 채널을 지원하는 초 재생 수신기의 수신 채널 선택은 초 재생 발진기의 발진 주파수를 수신주파수로 튜닝함으로서 이루어진다. 그런데, 초 재생 수신기 동작 시의 발진은 통상적인 주파수 합성 시에 사용되는 일정한 바이어스 전류를 기반으로 하지 않고, 주기적으로 반복되는 퀜칭 바이어스 전류와 입력 신호에 의해 생성된다. 이와 같은 동작 모드간의 전류의 차이로 인해 수신기의 주파수 특성은 주파수 합성 시에 목표로 했던 채널 중심 주파수와 비교할 때 일정한 크기의 주파수 옵셋을 갖게 된다. 제안된 초재생 수신기의 주파수 합성은 주파수 합성 과정을 DC 바이어스 전류를 기반으로 한 주파수 합성과 전류 옵셋 보정을 위한 캐퍼시터 스위칭을 하는 2가지 과정으로 구분하고 이를 수신기 동작 모드에 따라 순차적으로 적용해 초재생 수신기에 적합한 주파수 합성기를 구현하는 방식이다. 본 논문의 연구 결과, 설계된 수신기에서 종래 방식에 의한 주파수 합성시 2420 MHz에서 약 10 MHz의 주파수 옵셋이 발생하였으나 제안된 2-step 주파수 합성 방식을 통해 10 MHz에 달하는 주파수 옵셋을 제거하였으며 5.2 dB 정도의 수신 이득을 얻었다. 초 재생 수신기는 90nm CMOS 공정으로 설계되었으며 주파수 합성기는 2400에서 2480까지 5 MHz 채널 간격으로 동작한다. 제안된 초재생 주파수 합성기의 크기는 0.17×0.42 mm2이며 평균 소모 전력은 91uW이다.

영어초록

The channel selection of the super-regenerative receiver supporting multiple channels is accomplished by tuning the oscillation frequency of the super-regenerative oscillator to the receiving frequency. However, since the oscillation during the operation of the super-regenerative receiver is not based on a constant DC bias current used at conventional frequency synthesis but the oscillation is generated by the quenching bias current which is periodically repeated and receiving signal. The frequency synthesis of the proposed super - regenerative receiver is divided into two processes: frequency synthesis based on DC bias current and capacitor switching for current offset correction. Then, these two-step process is sequentially applied according to a receiver operation mode to implement the optimum frequency synthesizer for the super-regenerative receiver. As a result of this research, frequency offset of about 10 MHz occurred at 2420 MHz in the conventional frequency synthesizer, but the frequency offset of about 10 MHz was removed by the proposed 2-step frequency synthesis method and about 5.2 dB sensitivity gain is achieved. The super-regenerative receiver is designed with a 90-nm CMOS process and the frequency synthesizer operates from 2400 to 2480 MHz at 5 MHz channel spacing. The layout size of the proposed frequency synthesizer is 0.17×0.42 mm2 and the average power consumption is 91uW.

참고자료

· 없음