원격에너지 전송을 위한 아날로그 프런트엔드 설계

본 논문은 CMOS 원격에너지 전송을 위한 아날로그 프런트엔드 설계를 기술한다. 송신부 아날로그 회로는 Amplifier, Transformer 및 안테나 매칭 회로로 구성된다. 송신단에서는 안테나에서 적절한 최대전력으로 신호를 방출해야 원하는 곳까지 전자파가 도달할 수 있으므로, 최종적으로 얼마만한 전력으로 증폭시켜주는 것이 관건인데, RF에서는 Power Amplifier가 이 역할을 하고 저주파에서는 아날로그 증폭기가 이 역할을 수행한다. 자기장통신에서는 아날로그 중폭기의 역할을 FET에서 수행할 수 있게 구성된다. 수신부 아날로그 회로는 LNA, 위상 반전기, MUX, LPF 및 ADC로 구성된다. Power Amp는 Open Drain 형태로 구성하여 Q가 높은 External 인덕터를 Load로 사용한다. 설계한 직접변환 송신기는 0.18um CMOS 표준공정으로 Spectre 모의실험을 통하여 설계되었으며, 128㎑에서 -5㏈m ~ 0㏈m 송신파워를 얻을 수 있고, 6.8 %(rms), 20 %(p-p) EVM 특성과 6 ㏈m의 OP1㏈ 특성을 얻을 수 있다. Harmonic특성은 -41㏈(2nd), -3㏈(3rd)로 측정되었고, 송신데이터 전송시 8㎽의 전력을 소모한다.