본 논문에서는 130 nm RF CMOS 공정을 이용하여 77 GHz 자동차용 레이더 센서에 응용 가능한 Q-band LC 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator: VCO)와 주입 잠금(injection locking) 버퍼를 설계한 결과를 보인다. LC 탱크의 위상 잡음 특성 개선을 위해 전송선을 이용하였고, 버퍼는 능동 소자 교차 결합쌍(cross-coupled pair)의 부성 저항(negative resistance)단을 이용해 발진 유무에 관계없이 높은 출력 전력을 가지도록 설계하였다. 측정된 위상 잡음은 1 MHz 오프셋 주파수에서 -102 dBc/Hz이며, 주파수 조정 범위는 34.53~35.07 GHz이다. 또한, 모든 주파수 조정 범위에서 출력 전력은 4.1 dBm 이상의 값을 가진다. 제작된 칩의 사이즈는 $510{ imes}130;um^2$이며, 1.2 V 바이어스 전압에서 LC 전압 제어 발진기가 10.8 mW, 주입 잠금 버퍼가 50.4 mW의 전력 소모를 가진다.
In this paper, we present the design of Q-band LC VCO and injection locking buffer for 77 GHz automotive radar sensor using 130 nm RF CMOS process. To improve the phase noise characteristic of LC tank, the transmission line is used. The negative resistance by the active device cross-coupled pair of buffer is used for high output power, with or without oscillation of buffer. The measured phase noise is -102 dBc/Hz at 1 MHz offset frequency and tuning range is 34.53~35.07 GHz. The output power is higher than 4.1 dBm over entire tuning range. The fabricated chip size is $510{ imes}130;um^2$. The power consumption of LC VCO is 10.8 mW and injection locking buffer is 50.4 mW from 1.2 V supply.
