2.4 GHz 대역 완전차동 직접변환 수신기를 위한 저전력, 저잡음, 고선형성을 가지는 새로운 구조의 하이브리드 발룬(Hybrid Balun) 회로를 제안한다. 제안된 하이브리드 발룬은 수동형 트랜스포머(Passive Transformer)와 손실 보상용 보조 증폭기(Loss-compensating Auxiliary Amplifiers)로 구성된다. 트랜스포머와 보상용 증폭기 사이의 신호의 분리와 결합에 대한 설계 이슈들을 제시하였다. $0.18{mu}m$ 공정으로 제작된 하이브리드 발룬은 수동형 발룬에 비해 2.4 GHz 대역에서 이득은 2.8 dB 높고 잡음지수는 1.9 dB 낮으며, 측정된 IIP3는 +23 dBm 이다. 전체 전력소모는 1.2 V 전원 전압에서 0.67 mA로서 저전력으로 구현되었다. 하이브리드 발룬 기술을 적용하여 설계된 무선센서노드용 CMOS 직접변환 수신기는 수동형 발룬을 사용했을 때 비해 0.82 mW의 추가 전력소모만으로 전체 잡음 지수를 현저히 낮출 수 있음을 확인하였다.
A low-power, low-noise, highly-linear hybrid balun circuit is proposed for 2.4-GHz fully differential CMOS direct conversion receivers. The hybrid balun is composed of a passive transformer and loss-compensating auxiliary amplifiers. Design issues regarding the optimal signal splitting and coupling between the transformer and compensating amplifiers are discussed. Implemented in $0.18{mu}m$ CMOS process, the 2.4 GHz hybrid balun achieves 2.8 dB higher gain and 1.9 dB lower noise figure than its passive counterpart and +23 dBm of IIP3 only at a current consumption of 0.67 mA from 1.2 V supply. It is also examined that the hybrid balun can remarkably lower the total noise figure of a 2.4 GHz fully differential RF receiver only at a cost of 0.82 mW additional power dissipation.
