Low-Power, High-Gain, and Low-Noise Mixer Using Current-Reused Bleeding Amplifier

Abstract

본 논문에서는 2.4 GHz 영역에서 작동하는 주파수 혼합기의 전환 이득, 잡음지수, 전력소모의 향상에 대하여 연구하였다. 기존의 길버트 셀 주파수 혼합기가 비교적 높은 잡음지수와 높은 전력소모를 가지는 것과 달리 본 논문에서 소개하는 새로운 주파수 혼합기는 전류 재사용 블리딩 증폭기 (current-reused bleeding amplifier)를 사용함으로써 기존의 커런트 블리딩 (current bleeding) 기술의 장점인 낮은 잡음지수 뿐만 아니라 전류를 재사용 하면서 증폭을 하기 때문에 낮은 전력소모와 높은 이득을 가지게 되었다. 제안된 주파수 혼합기는 Samsung 65 nm RF CMOS 공정으로 설계되었으며, 칩 면적은 1.05 mm × 0.96 mm (1.01 mm2)이며, 주파수 혼합기의 전환이득은 측정 기준 14.64 dB이며, 잡음지수는 10 kHz 일 때 9.17 dB, 100 MHz 일 때 7.23 dB이고 IIP3(Input Third order Intercept Point)는 -15.89 dBm이고 P1dB 는 -21.5 dBm이며, 성능 지수(Figure Of Merit, FOM)은 16.3 이다. 이때 공급 전압은 1.5 V, 총 전력 소모는 3.82 mW이다.; In this paper, the improvement of conversion gain, noise figure, and power consumption of mixer in the 2.4 GHz was studied. Unlike conventional gilbert cell mixer, which have a relatively high noise figure and a high power consumption, the proposed mixer in this paper uses the current reused bleeding amplifier. So it can have a low power consumption, a high gain as well as low noise figure which are advantages of current bleeding technology. Because it amplifies while reusing current. The proposed mixer is fabricated by using Samsung 65 nm RF CMOS process and the chip area is 1.05 mm × 0.96 mm (1.01 mm2). The conversion gain of the mixer is 14.64 dB and the noise figure is 9.17 dB at 10 kHz, 7.23 dB at 100 MHz. The input third order intercept point (IIP3) is -15.89 dBm, the P1dB is -21.5 dBm,and the figure of merit (FOM) is 16.3. At this time, the supply voltage is 1.5 V and the total power consumption is 3.82 mW.