본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 동작하는 서브-하모닉 수신기, 이미지 제거 수신기, 그리고 다기능 송신기 및 수신기 칩셋을 제시한다. 저비용과 높은 재현성이 요구되는 6G 및 5G 통신의 다양한 어플리케이션에 적용하기 위해 D-대역 저전력 서브-하모닉 수신기와 높은 이미지 제거성능을 갖는 Q-대역 이미지 제거 수신기를 65-nm CMOS 공정을 이용하여 제작하였다. 또 위성/군 통신 및 레이더용 위상 배열 시스템을 위해 고성능의 0.25-μm GaAs 공정을 이용하여 고 집적도의 Ku-대역 다기능 송신기 및 수신기를 제작하였다.
D-대역 저전력 서브-하모닉 수신기는 서브-하모닉 펌핑 기술을 적용하여 LO 누설 문제를 최소화하고 LO 설계의 어려움과 LO 단 전력 소모문제를 완화하였다. 또한 DC 소모 감소를 위하여 D-대역 저잡음 증폭기의 소자 크기와 주파수 혼합에 필요한 LO 구동 전력을 최적화하고 전류 블리딩 기법을 적용하였다. D-대역 수신기는 D-대역 차동 LNA 와 푸시-푸시 주파수 2 체배기, D-대역 서브-하모닉 하향 믹서와 IF 증폭기로 구성된다. 제작된 D-대역 수신기는 불과 77.4 mW 의 전력을 소모하여 40.4 dB 의 피크 변환 이득과 12.0 dB 의 최소 잡음지수, -1.8 dBm 의 OP1dB 를 갖는다. 다양한 주파수 대역에서 EVM 측정이 수행되었으며 16-QAM 변조 및 2.0 Gbaud/s 기준 7.0%의 EVM 과 64-QAM 변조 및 1.0 Gbaud/s 기준 4.9%의 측정 EVM 을 갖는다.
Q-대역 이미지 제거 수신기는 높은 IMRR 성능을 위해 Hartley 구조를 채택하였다. 이미지 제거 수신기는 Q-대역 LNA 와 Q-대역 하향 변환 믹서, Q-대역 VCO 와 주파수 분주기 체인을 결합하여 제작하였다. Q-대역 LNA 와 하향 변환 믹선의 소자 크기는 선형성 및 전력 소비를 고려하여 결정되었으며 주파수 분주기 체인은 ILFD 와 여러 단의 CML 분주기를 결합하여 256 의 높은 분주비를 갖도록 설계되었다. Q-대역 이미지-제거 수신기는 최대 16.4 dB 의 변환 이득과 40.6 dB 의 높은 IMRR 성능을 갖는다.
Ku-대역 다기능 송신기 및 수신기 칩셋은 4-bit 360° 디지털 위상 변환기와 5-bit 15.5-dB 디지털 감쇠기, 증폭기 및 디지털 조정을 위한 9-bit 직병렬 변환기의 높은 집적도로 구성하였다. 다기능 칩셋은 MPA 와 LNA 가 포함되어 있으므로 전체 Ku-대역에서 높은 P1dB 와 낮은 잡음지수를 갖는다. 다기능 송신기는 15 GHz 에서 최대 16.5 dB 의 이득과 19.2 dBm 의 OP1dB 를 가지며 다기는 송신기는 15 GHz 에서 최대 17.3 dB 의 이득과 2.5 dB 의 잡음 지수를 갖는다. 다기능 칩셋은 0.5 dB 간격 15.5 dB 의 감쇠 범위와 22.5° 간격 360°의 위상 변화 범위를 가지며 송신기 및 수신기의 면적은 각각 4.2 X 2.8 mm² 이다.