초고주파 전력 증폭기의 바이어스 전압을 조절하여 온도 변화에 따른 드레인(Drain) 전류의 변화를 억제하기 위한 저가의 능동 바이어스 모듈을 개발한다. 능동 바이어스 모듈을 5 W급 초고주파 전력증폭기에 적용하였을 경우, $0{\sim}60^{\circ}C$까지의 온도변화에 대하여 소모전류 변화량은 0.1 A 이하로 되어야 한다. 본 기술 개발 대상인 능동 바이어스 모듈의 성능 시험을 위한 대상 전력증폭기는 $2.11{\sim}2.17GHz$ 주파수 대역에서 32 dB 이상의 이득과 ${\pm}0.1\;dB$ 이하의 이득 평탄도, -15 dB 이하의 입.출력 반사손실을 가진다.
본 논문에서는 1,452∼l,492 MHz L-Band 대역의 위성 DAB 수신기를 위한 저잡음증폭기를 입ㆍ출력 반사계수와 전압정재파비를 개선하기 위하여 평형증폭기 형태로 설계 및 제작하였다. 저 잡음증폭기는 GaAs FET소자인 ATF-10136을 사용한 저 잡음증폭단과 MMIC 소자인 VNA-25을 사용한 이득증폭단을 하이브리드 방식으로 구성하였으며, 최적의 바이어스를 인가하기 위하여 능동 바이어스 회로를 사용하였다. 적용된 능동 바이어스 회로는 소자의 펀치오프전압($V_P$)과 포화드래인 전류($I_{DSS}$)의 변화에 따라 주어진 바이어스 조건을 만족시키기 위해 소스 저항과 드래인 저항의 조절이 필요없다. 즉, 능동 바이어스 회로는 요구된 드래인 전류와 전압을 공급하기 위해 게이트-소스 전압($V_{gs}$)을 자동적으로 조절한다. 저잡음증폭기는 바이어스 회로와 RF 회로를 FR-4기판 위에 제작하였고, 알류미늄 기구물에 장착하였다. 제작된 저잡음증폭기는 이득 32 dB, 이득평탄도 0.2 dB, 0,95 dB 이하의 잡음지수, 입ㆍ출력 전압정재파비는 각각 1.28, 1.43이고, $P_{1dB}$ 는 13 dBm으로 측정되었다.
본 논문은 능동소자에 인가되는 게이트 바이어스 전압을 가변하여 X-, K- 및 Ka-대역 신호를 선택적으로 변환할 수 있는 다중대역 혼합기를 제안하였다. 제안한 다중대역 혼합기는 LO 전력 +6 dBm으로 구동하였고 X-대역의 경우, 게이트 바이어스 전압 -0.8 V에서 변환손실 -10 dB 특성, K-대역에서 게이트 바이어스 전압 -0.3 V에서 변환손실 -9 dB 특성, Ka-대역에서는 게이트 바이어스 전압 -0.2 V에서 변환손실 -7.0 dB 특성을 나타내었다. 모든 대역에서 1-dB 압축점 (P1dB)은 +0.5 dBm 특성을 나타내었다.
능동 자기베어링의 바이어스 선형화 방법은 자기베어링의 동역학적 성능과 선형성을 확보하지만, 바이어스 전류에 의한 상시 소모전력이 발생하여 시스템의 효율이 저하된다. 반면, 스위칭 제어기는 바이어스 전류를 사용하지 않아 베어링의 소비 전력을 최소화할 수 있다. 본 논문에서는 능동 자기베어링 시스템에 적용되는 스위칭 제어기와 동기 노치필터를 포함하는 비례-미분 제어기의 성능을 비교하였다. 공정하고 객관적인 비교를 위해 기준제어기인 동기 노치필터 제어기를 합리적으로 설계하고, 스위칭 제어기가 기준제어기와 동일한 동역학 특성을 갖도록 하였다. 회전축의 굽힘 유연모드 및 센서와 증폭기의 특성을 포함하는 시스템의 동역학 모델을 수립하고 성능 비교 지표를 수립하였다. 불평형 질량에 응답 측면에서 제어기를 비교하여, 저속 영역에서 스위칭 제어기가 기준제어기 대비 10 배 이상 동손을 저감할 수 있으나, 회전축의 굽힘 유연모드와 일치하는 회전 속도 근방에서는 스위칭 제어기가 유효하지 않음을 확인하였다.
본 논문은 초고주파 전력증폭기용 LDMOS(Lateral double-diffused MOS) MRF-21060소자의 게이트 바이어스 전압을 조절하여 온도 변화에 따른 드레인(Drain) 전류의 변화를 억제하기 위한 PNP 트랜지스터를 사용하여 능도 바이어스 회로 구현하였다. MRF-21060을 구동하기 위한 방법으로서는 AH1과 평형증폭기인 A11을 사용하여 구동 증폭단을 설계.제작하였다. 제작된 5W 초고주파 전력증폭기는 0~$60^{\circ}C$까지의 온도변화에 대하여 소모전류 변화량이 수동 바이어스 회로에서 0.5A로 높은 반면, 능동 바이어스 회로에서는 0.1A이하의 우수한 특성을 얻었다. 전력증폭기는 2.11~2.17GHz주파수 대역에서 32dB 이상의 이득과 $\pm$0.09dB이하의 이득 평탄도가 나타났으며, -19dB이하의 입.출력 반사손실을 가진다.
본 논문에서는 L-band용 이동통신 단말기에 적용 가능한 수신단 MMIC 믹서의 설계 및 제작에 관한 연구를 다룬다. 단일 칩으로 집적하기 적절한 LO 및 RF balun을 능동소자를 이용하여 구성하였으며 각 능동소자의 공정상의 변화를 보상하기 위하여 새롭게 제안된 바이어스 회로를 적용하였다. 믹서의 변환이득은 -14 dB이며 IP3는 약 4 dBm, 포트간 격리도는 25 dB 이상의 값을 가진다. 제안된 새로운 바이어스 회로는 FET와 저항으로 구성되며 공정상의 변화와 온도의 변화 등에 의한 문턱전압의 변화를 보상해 줄 수 있다. 설계된 칩의 사이즈는 1.4 mm$\times$1.4 mm이다.
본 논문에서는 기존 CMOS 수동 스위치를 사용한 switched - line 타입 위상변화기의 수동 스위치를 공통게이트 증폭기(양방향 증폭기)로 대체한 60 GHz CMOS 양방향 능동 위상변화기를 제안한다. 양방향 능동 위상변화기는 양방향 증폭기 블록과 수동 delay line 네트워크 블록으로 구성된다. 양방향 증폭기 블록은 순방향과 역방향의 특성이 같도록 설계하기 위해 공통 게이트 증폭기(CGA) 구조가 적합하며, 입력단과 출력단의 매칭은 대칭으로 이루어진다. 또한, 통합 바이어스 회로를 이용하여 1개의 바이어스 전압($V_{DS}$)만으로도 증폭의 방향(순방향, 역방향)과 크기를 조절할 수 있도록 구성하였다. 수동 delay line 네트워크 블록은 마이크로스트립 라인으로 구성하였다. 동부 하이텍 1P8M 130-nm CMOS 공정을 이용하여 90도, 180도 1-bit 양방향 능동 위상변화기를 각각 설계하였고, 시뮬레이션 결과 60 GHz에서 평균 -3 dB의 삽입 손실을 얻었으며, 각각 90도 180도의 위상차를 얻었다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권8호
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pp.1263-1268
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2008
In this paper, the low noise power amplifier for GaAs FET ATF-10136 is designed and fabricated with active bias circuit and self bias circuit. To supply most suitable voltage and current, active bias circuit is designed. Active biasing offers the advantage that variations in the pinch-off voltage($V_p$) and saturated drain current($I_{DSS}$) will not necessitate a change in either the source or drain resistor value for a given bias condition. The active bias network automatically sets a gate-source voltage($V_{gs}$) for the desired drain voltage and drain current. Using resistive decoupling circuits, a signal at low frequency is dissipated by a resistor. This design method increases the stability of the LNA, suitable for input stage matching and gate source bias. The LNA is fabricated on FR-4 substrate with active and self bias circuit, and integrated in aluminum housing. As a results, the characteristics of the active and self bias circuit LNA implemented more than 13 dB and 14 dB in gain, lower than 1 dB and 1.1 dB in noise figure, 1.7 and 1.8 input VSWR at normalized frequency $1.4{\sim}1.6$, respectively.
본 논문은 6 ㎓의 주파수를 2체배 하여 12 ㎓의 신호원을 얻는 광대역 능동 주파수 2체배기를 PHEMT를 사용하여 제작하였다. 설계된 주파수 체배기는 핀치오프 영역의 바이어스점을 가지며, 동작주파수 영역에서 무조건 안정인 특성을 갖도록 하기 위하여 입력매칭단과 바이어스 라인 사이에 직렬 RC회로를 제안하였다. 측정 결과0 ㏈m의 입력전력에 대하여 12 KHz 1,7 ㏈m의 2차 고조파 출력을 얻었고, 6 ㎓에서 -27.5 dBc의 기본주파수 억압과 -18 ㏈c의 3차 고조파 억압특성을 보였으며, 1.8 ㎓의 3 ㏈ 대역폭을 나타내었다.
발진기의 위상잡음에 영향윤 주는 요인은 여러 가지가 있다. 그러나 발진기의 위상잡음은 주로 캐리어(carrier)와 l/f의 특성을 잦는 DC 근처 저주파 잡음과의 혼합으로 발생되므로, 저주파 플리커 잡음에 의해 지배된다. 본 논문에서는 능동 바이어스 회로로 구현된 저주파 궤환회로를 이용하여 플리커 잡음의 영향을 최소화함으로써 발진기의 위상잡음을 줄이는 기법을 제안하고, DBS 수신기에 사용 가능한 DRO를 제작하였다. 제작된 DRO의 위상잡음을 측정한 갤과 10 kHz 옵셋 주파수에서 약 -92 dBc/Hz로 제안된 방볍이 상당히 효과적임을 확인 하였다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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