전자공학과

KANGWON NATIONAL UNIVERSITY

강원대 전자공학과 RACAS 연구팀 이동구 박사후연구원, 회로·시스템 분야 국제학술지 「IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers」에 논문 게재

강원대학교 전자공학과 RACAS(RF/아날로그 회로 및 시스템) 연구팀(지도교수 권구덕)의 이동구 박사후연구원이 제1저자로 참여한 논문이 회로·시스템 분야의 권위 있는 국제학술지인 IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers(TCAS-I)에 게재 승인되었다. 논문 제목은 「An Inductor-Less Dual-Feedback Noise-Cancelling Balun-LNA Using Current-Reuse Positive-Feedback for 5G New Radio Cellular Receivers」이며, 이동구 박사후연구원이 제1저자로, 윤석주·김현준 학생이 공저자로 참여하였다. 

5G NR 셀룰러 수신기는 반송파 집성(CA)과 다중 안테나(MIMO)를 지원하기 위해 하나의 RF 트랜시버에 20개 이상의 수신 입력을 집적하고 있어, 수신 입력마다 필요한 외부 부품과 패키지 핀 수를 최소화하는 것이 매우 중요하다. 단일 입력을 차동 출력으로 변환하는 CG-CS 잡음상쇄형 balun-LNA는 낮은 잡음지수와 광대역 특성 때문에 널리 사용되어 왔다. 그러나 입력 정합과 잡음 최적화를 위해 디제너레이션 인덕터가 필요했고, 이를 외부 소자로 구현하면 수신 입력 수만큼 핀 수와 PCB 면적, 부품 비용이 늘어나며 칩 내부에 구현하면 큰 면적을 차지한다는 한계가 있었다. 인덕터를 바이어스 트랜지스터로 대체하는 기존 인덕터리스 구조는 바이어스 트랜지스터의 잡음이 상쇄되지 않아 잡음지수가 열화되는 문제가 있었다.

RACAS 연구팀은 기존 balun-LNA의 디제너레이션 인덕터를 바이어스 트랜지스터로 대체하고, 기존의 전류 블리딩(CBLD) 경로를 분할하여 이 바이어스 트랜지스터를 양성 피드백 루프의 능동 소자로 재활용하는 인덕터리스 이중 피드백 잡음상쇄형 balun-LNA를 제안하였다. 제안한 전류 재사용 양성 피드백은 별도의 보조 증폭단이나 추가 전류 소모 없이 balun-LNA의 전압이득을 높여 인덕터리스 구조의 잡음지수 열화를 완화한다. 또한 gm-boosting 로컬 피드백을 통해 광대역 입력 정합에 필요한 바이어스 전류를 줄이고, 차동 전류 밸런서를 적용한 modified CBLD 기법으로 균형 잡힌 차동 출력을 유지하였다.

65nm CMOS 공정으로 제작된 balun-LNA는 0.2~1.5 GHz 대역에서 최대 24.3 dB의 전압이득과 최소 2.76 dB의 잡음지수, –10 dB 이하의 입력 반사계수를 달성하였으며, 입력 기준 3차 교차점(IIP3)은 –7.4 dBm으로 측정되었다. 또한 외부 및 내장 인덕터를 전혀 사용하지 않으면서 1 V 전원에서 3.64 mW의 전력을 소모하고 0.042 mm²의 매우 작은 칩 면적을 차지하여, 고집적 셀룰러 수신기를 위한 소형·저전력 RF 입력단 구조를 제시하였다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업(과제번호 2023R1A2C1003227, RS-2025-02216989)의 지원으로 수행되었다.