전자공학과

KANGWON NATIONAL UNIVERSITY

강원대 전자공학과 RACAS 연구팀 윤석주 박사과정, 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) 박사과정 윤석주 학생이 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 IIP2-Calibration-Free Receiver Front-End Employing Complementary Global N-Path BPF and Local Active-Feedback TX-Leakage Cancellation for 5G New Radio Cellular Applications」이며, 윤석주 학생과 이용환 박사(현 와이즈젯)가 공동 제1저자로, 김현준·조성준·이동구 연구원이 공저자로, 권구덕 교수가 교신저자로 참여하였다.

5G NR FDD 셀룰러 시스템에서는 송신기와 수신기가 동시에 동작하기 때문에 듀플렉서의 유한한 송수신 격리로 인해 약 –25 dBm에 달하는 강한 송신 누설 신호가 수신기로 유입되며, 이 신호는 주변의 대역 외 블로커와 함께 믹서에서 2차 상호변조 왜곡(IMD2)을 발생시켜 수신 감도를 저하시킨다. 기존 수신기는 이를 디지털 IIP2 보정으로 해결해 왔으나, 별도의 보정 회로와 보정 절차가 필요하다는 한계가 있었다.

RACAS 연구팀은 balun-LNTA를 중심으로 서로 보완적인 두 개의 RF 피드백 경로를 결합한 수신기 프런트엔드를 제안하였다. 기존 하향변환 믹서를 재사용하는 mixer-sharing global N-path BPF를 통해 LO 구동 부담을 줄이면서 광대역의 대역 외 블로커를 억제하고, 송신 LO로 구동되는 local active-feedback 경로를 통해 송신 주파수에 정확히 정렬된 날카로운 RF 노치를 형성함으로써 5G NR mid-band의 좁은 송수신 간격에서도 송신 누설을 효과적으로 제거하였다. 이처럼 송신 누설과 대역 외 블로커를 하향변환 이전의 RF 단에서 감쇠시킴으로써 별도의 IIP2 보정 없이도 높은 2차 선형성을 확보하였다.

65nm CMOS 공정으로 제작된 수신기 프런트엔드는 3.76 dB의 잡음지수, 41.8 dB의 변환이득, 15.9 dBm의 대역 외 IIP3를 달성하였으며, 송수신 간격이 80 MHz로 가장 좁은 최악 조건인 Band 2/n2에서도 보정 없이 73 dBm 이상의 대역 외 IIP2 성능을 확보하였다. 또한 1 V 전원에서 22.2 mW의 전력을 소모하고 0.68 mm²의 칩 면적을 차지하여, FDD 수신기의 선형성 및 듀플렉서 격리 요구조건을 함께 완화할 수 있는 보정 불필요형 고선형 셀룰러 수신기 구조를 제시하였다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업(과제번호 2023R1A2C1003227, RS-2025-02216989)과 교육부 및 강원특별자치도의 지원을 받는 강원 ANCHOR 센터의 ANCHOR 사업(2026-ANCHOR-10-002)의 지원으로 수행되었다.