Design of C-Band Frequency Up-Converter in Communication System for Unmanned Aerial Vehicle

In this paper, we present design, fabrication, and measured results for a frequency upconverter for a wireless communication system of UAV(Unmanned Aerial Vehicle). The specifications of such wireless communication system requires the special features of maximum range of communication as well as deployment in UAV and repairing. The frequency upconverter operating at $5.25{\sim}5.45\;GHz$ in C-band was designed and fabricated considering such special features. The AGC function was included because the required output power should be constant for optimal system operation. The fabricated upconverter showed a constant output power of $+2{\pm}0.5\;dBm$ for the $-15{\sim}-10\;dBm$ input. Spuriouses were below -60 dBc and the adjacent leakage power was below -40 dBc. In addition, LO sources in the upconverter was implemented using the frequency synthesizer with step 1 MHz. This is for the application to the situation where multiple UAVs employed and the possible change of the permitted frequency band. The synthesizer showed a phase noise of -100 dBc/Hz at the 100 kHz frequency offset.

무인 항공기의 통신 시스템에 사용되는 C-대역 주파수 상향 변환기 설계

본 논문에서는 무인 항공기의 무선 통신 시스템에 소요되는 주파수 상향 변환기의 설계, 제작 및 평가에 대하여 기술하였다. 무인 항공기내 통신 시스템의 사양은 관제 장비와 무인 항공기간의 최대 통신 거리뿐만 아니라, 배치 및 정비 보수의 용이성을 위해서 특이성이 요구된다. 본 논문에서는 이와 같이 결정된 특이성을 고려하여 C-대역 주파수 $5.25{\sim}5.45\;GHz$에 동작하는 주파수 상향 변환기를 설계 구현하였다. 이때 주파수 상향 변환기는 통신 시스템의 최적의 동작을 위하여 일정 출력을 필요로 하는데, 이를 위해 자동 이득 제어 회로를 추가하였다. 제작된 변환기는 $-15{\sim}-10\;dBm$ 입력에 대해 일정 출력 $+2{\pm}0.5\;dBm$을 출력을 보였다. 또한 전 대역에서의 스퓨리어스가 -60 dBc 이하이며 인접 채널에 대한 누설 출력이 -40 dBc 이하의 결과를 보여주고 있다. 뿐만아니라 다수의 무인 항공기 적용 및 주파수 허가 대역의 이동을 고려하여, 주파수 상향 변환기 내의 국부 발진기 신호를 1 MHz 간격을 갖는 synthesizer로 구현하였으며, 제작된 synthesizer는 offset 주파수 100 kHz에서 -100 dBc/Hz의 위상잡음 특성을 가진다.