• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권1호
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• pp.77-83
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• 2011

본 논문에서는 차세대 무선통신 중계기 및 기지국용 50W급 Doherty 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. Doherty 전력증폭기의 보조증폭기를 구현하기 위하여 Gate 바이어스 조절회로를 사용하였다. Gate 바이어스 조절회로는 보조증폭기를 구현할 수 있으나 Doherty 전력증폭기의 출력특성을 개선하기에는 제한된 특성을 가졌다. 이를 해결하고자 Drain 바이어스 조절회로를 첨가였다. 그리고 Doherty 전력증폭기의 효율을 개선하고자 일반적인 2-way 구조가 아닌 3-way 구조를 적용하여 3-way GDCD(Gate and Drain Control Doherty) 전력증폭기를 구현하였다. 비유전율(${\varepsilon}r$) 4.6, 유전체 높이(H) 30 Mill, 동판두께(T) 2.68 Mill(2 oz)인 FR4 유전체를 사용하여 마이크로스트립 선로와 칩 캐패시터로 정합회로를 구성하였다. 실험결과 3GPP 동작 주파수 대역인 2.11GHz ~ 2.17GHz에서 이득이 57.03 dB이고, PEP 출력이 50.30 dBm, W-CDMA 평균전력 47.01 dBm, 5MHz offset 주파수대역에서 -40.45 dBc의 ACLR로써 증폭기의 사양을 만족하였다. 특히 3-way GDCD 전력증폭기인 일반전력증폭기에 비해 동일 ACLR에 대하여 우수한 효율 개선성능을 보였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제39권3호
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• pp.140-149
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• 2002

본 논문에서는 DBS 수신용 이동체 탑재형 시스템에 이용하기 위한 빔 틸트형 슬롯 어레이 복사 도파관 안테나의 특성을 기술하고 있다. 슬롯 도파관 어레이의 기초연구로써, 도파관 광벽면 위에 놓인 16 슬롯 소자에 대하여 설계를 행하였다. 빔 틸트 특성을 가지는 안테나의 슬롯 길이, 슬롯사이의 거리 그리고 크로스 슬롯의 사이각과 같은 설계 파라미터들은 모멘트법에 의해 계산되었다. 이들 결과를 근거로 16소자x16열의 복사 도파관 안테나를 설계·제작하였다. 제작된 안테나의 측정된 주 빔의 지향각은 48°∼50° 사이로 다소 측정 주파수에 의존했으며, 측정치는 설계치와 잘 일치하였다. 측정된 앙각 지향성의 3 dB 빔폭은 약 13° 정도였고, DBS 대역에서의 축비는 약 2.8 dB 이하, 이득은 24 dBi 이상으로 관측되었다. 제작한 도파관 평면 안테나의 성능을 평가하기 위하여, 안테나를 위성 추적 제어시스템과 결합하여 차량을 이용하여 고속도로에서 필드 성능 시험을 행하였다. 측정을 하는 동안, 차안에서 연속적인 TV 시청이 가능하였고 제안된 안테나의 우수한 성능이 입증되었다

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제40권1호
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• pp.24-36
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• 2003

IMT-2000 서비스의 전송제한은 3GPP에 규정하고 있다. IS-95A 서비스보다 IMT-2000 서비스는 3배의 대역폭을 가짐으로 해서 Peak to Average가 높아졌고, 이 때문에 인접채널에 대한 영향을 줄이는 쪽으로 더 주위 깊게 설계하여야 하는 어려움이 발생하였다. 이러한 요소에 가장 민감하게 동작하는 모듈이 이동통신 시스템에 최종단에 위치하여 멀리까지 서비스를 가능케 하는 HPA(High Power Amplifier)이다. HPA는 Pl㏈ 근처에 동작시킴으로 인해 3차 5차 신호로 인해 인접채널에 영향을 미치며, 신호가 포화됨으로 인해 왜곡이 발생한다. 이에 HPA를 어떻게 선형화 시킬 수 있을 것이냐가 중요한 요소로써 작용하는데, 본 논문에서는 가장 복잡한 구조로 이루어져 있지만 선형화 방법에 있어 탁월한 개선 능력을 갖는 Feed-forward 방식을 설계 제작하였다. 본 논문은 Feed-forward의 1차 궤환부인 신호 제거 궤환부에서 얻어진 전류를 검출하여 알고리즘을 수행케 함으로써 환경변화에서도 무리 없이 동작하는 적응형 40Watt Feed-forward 선형화 증폭기가 되도록 하였다. 일반적인 RF 출력 신호를 검출하는 방식은 회로가 복잡하며, 합성기 출력에서 검출을 하기 때문에 신호검출의 정확성에서도 떨어지는 단점이 있다. 또한 선형화 증폭기의 최종 출력에서의 에러 신호를 감지하여 최적화시키는 알고리즘 역시 기존 방식인 Pilot 신호를 이용하지 않고 에러량 검출 방식을 적용하셔 W-CDMA용 선형화 증폭기가 되도록 하였다. 결과적으로 54㏈의 이득특성을 얻으면서 IW에서 40W 출력시까지 어느 동작에서도 30㎑ 대역폭 내에서 -26㏈m Max@3.515㎒ ACPR(Adjacent Channel Power Ratio) 특성, 48㏈c Max@±5㎒ ACLR (Adjacent Channel Leakage Power Ratio) 특성을 모두 만족하여 3GPP의 국제규격을 만족하는 선형화 증폭기가 되도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.85-85
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• 2011

홍수기에 안전하고 정확한 유량측정을 통하여 물관리에 필요한 기초수문자료를 확보하고자 한국수자원공사에서 1993년도부터 홍수유량측정기술 확보를 위한 연구를 시작하였다. 그간의 연구성과를 바탕으로 1999년도에 하천의 유속을 비접촉식으로 측정할 수 있는 홍수용 전자파표면유속계를 개발하여 특허등록하였고 그와 동시에 이의 상품화를 추진하여 2010년도까지 75대를 보급하여 실무에서 이용하고 있다. 이동식인 홍수용 전자파표면유속계를 바탕으로 2001년도에는 고정식 실시간 홍수유량측정측정시스템을 개발하여 특허등록하였고, 이 시제품을 현재 용담 수자원시험유역의 동향지점에서 시험운영하고 있다. 또한, 현장 유량측정실무자들의 홍수용 전자파표면유속계 개선요구에 따라 편각용 전자파표면유속계 시제품을 개발하였으며, 이는 임의의 한 지점에 설치한 한 대의 장비로 좌우 여러 측선의 유속을 동시에 측정할 수 있는 다점 측정기능을 갖도록 성능을 개선하였다. 이에 따라 홍수시 유량측정에 소요되는 시간이 줄어들어 신속하게 유량측정을 완료할 수 있는 계기를 마련하였다. 이와 더불어 유속측정 범위를 확장하여 홍수시의 고유속 뿐만 아니라 0.5 m/s 이하의 저유속까지 측정할 수 있는 범용 전자파표면유속계의 시제품을 추가로 개발하였다. 이 장비는 최저유속 0.03 m/s의 측정을 실내시험을 통하여 입증하였다. 범용 전자파표면유속계는 상품화 시제품의 개발을 목표로 기존 시제품의 현장시험을 통하여 현장적용상의 문제점에 대한 해결에 주력하였다. 첫째, 평갈수용 전자파표면유속계의 사용편의를 개선하기 위하여 소형화 및 경량화를 추진하였고, 이를 위하여 사용주파수를 기존의 10 GHz에서 24 GHz로 변경함으로써 $35{\times}35\;cm$ 크기의 기존안테나를 $22{\times}22\;cm$ 크기로 소형화하였으며 송수신부의 무게는 기존 18 kg에서 3.3 kg으로 혁신적으로 줄이는데 성공하였다. 이를 위하여 안테나는 기존의 반사형안테나에서 도파관슬롯배열안테나로 변경하였다. 둘째, 측정값의 안정화를 위하여 안테나의 특성을 개선하여 부엽(side-lobe) 레벨 30 dB 이하 그리고 전후방비(front-back ratio) 50 dB 이하로 개선하여 안테나가 지향하는 방향 이외의 위치에서 반사되는 불필요한 신호를 줄였다. 또한 적응형 이득제어(adaptive gain control)기법의 채택으로 미소 신호에 대한 안정적 측정 및 과다 신호에 대한 능동적 감쇄를 할 수 있도록 시스템을 구성하여 전 유속범위에 대한 안정적 측정을 가능토록 설계 및 제작하였다. 셋째, 자가점검 기능을 탑재하여 유속측정 전에 기기의 상태에 대한 self test기능을 통하여 측정자가 기기의 상태를 사전에 파악 가능토록함으로써, 기기 오작동에 대한 능동 대처할 수 있도록 하였다. 이외에도 저전력 회로설계를 통하여 배터리 사용시간을 확장하였고, 기존의 전자파표면유속계가 가지고 있던 방습 및 방수에도 내성을 갖는 제품으로 설계하였으며 스마트기기를 이용한 무선측정 및 세련된 디자인 등 사용자의 요구사항을 충분히 반영하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.305-305
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• 2014

양자점(Quantum dots)은 3차원적 운반자 구속과 낮은 전류와 높은 온도에서 작동하는 나노 크기의 전기적, 광학적 소자로 응용이 적합하기 때문에 그 특성을 이용한 단전자 트랜지스터, 적외선 검출기, 레이저, LED, 태양전지 등 반도체 소자로의 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 양자점의 낮은 임계전류밀도와 높은 차동 이득(differential gain), 그리고 고온에서 작동이 용이하여 양자점 레이저로 활용되고 있다. 이러한 분야에 양자점을 응용하기 위해서는 양자점의 운반자 동역학을 이해하고 양자점의 모양, 크기, 크기 분포와 같은 특성 조절이 필요하다. 또한 기존의 연구들은 III-V족 화합물 반도체 양자점에 대한 연구가 대부분이며, II-VI족으로 구성된 연구가 미흡한 상황이기 때문에 II-VI족 화합물 반도체 양자점에 대한 많은 연구가 필요한 상황이다. II-VI 족 화합물 반도체 양자점은 기존의 III-V 족 양자점보다 더 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지고 있으며, 이러한 특성을 가지는 II-VI 족 화합물 반도체 양자점 중에서도 CdTe 양자점은 높은 엑시톤 결합에너지와 녹색 스펙트럼 영역을 필요로 하는 광학적 장치들에 응용 가능성이 높기 때문에 더욱 주목받고 있다. 본 연구에서는 분자 선속 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)과 원자 층 교대 성장법(Atomic Layer Epitaxy; ALE)으로 CdTe/ZnTe 나노구조에서 ZnTe 완충층의 두께에 따른 운반자 동역학 및 광학적 특성을 연구 하였다. 저온 광루미네센스 측정(Photoluminescence; PL) 을 통하여 ZnTe 완충층 두께가 증가할수록 양자점의 광루미네센스 피크가 낮은 에너지로 이동함을 알 수 있었는데, 이는 ZnTe 완충층의 두께가 증가할수록 ZnTe 완충층과 CdTe 양자점의 격자 불일치(lattice mismatch)로 인한 구조 변형력이 감소하고 이에 따라 CdTe 양자점으로 가해지는 변형(Strain)이 감소하여 CdTe 양자점의 크기가 증가했기 때문이다. 그리고 ZnTe 완충층의 두께가 증가할수록 PL 세기가 증가함을 알 수 있었는데, 이는 ZnTe 완충층의 두께가 증가할수록 양자 구속 효과로부터 electronic state와 conduction band edge 사이의 에너지 차이의 증가 때문이다. 또한 시분해 광루미네센스 측정 결과 ZnTe의 두께가 증가할수록 양자점의 소멸 시간이 더 길게 측정되었는데, 이는 더 큰 양자점 일수록 엑시톤 오실레이터 강도가 감소하기 때문에 더 긴 소멸 시간을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 연구는 ZnTe 두께 변화를 통해 양자점의 에너지 밴드를 제어할 수 있으며, 양자점의 효율 향상을 할 수 있는 좋은 방법임을 제시하고 있다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권7A호
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• pp.814-827
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• 2004

WCDMA 시스템에서는 다른 주파수 또는 다른 시스템의 신호 세기를 측정하기 위하여 압축 모드(Compressed Mode)를 사용한다. 압축 모드로 동작하는 동안에는 처리 이득(Processing Gain)이 낮아지기 때문에 단말의 QoS(Quality of Service)에 영향을 끼친다. 그러므로 기지국은 단말이 요구하는 QoS를 만족시키기 위해서 전송 전력량을 증가시킨다. 한편 압축 모드의 전송 간격(Transmission Gap) 동안에는 내부 회로 전력 제어가 동작하지 않고 인터리빙(Interleaving)의 영향도 줄어들기 때문에 단말은 더 높은 Eb/No을 요구하게 된다. 따라서 시스템의 전체적인 성능 저하를 초래하게 된다. 성능에 미치는 영향 때문에, 압축 모드는 RNC(Radio Network Controller)에 의해서 다른 주파수 또는 다른 시스템의 신호 측정이 필요한 경우에만 동작하여야 한다. 그러나 3GPP는 압축 모드 동작을 결정할 수 있는 방법을 정의하지 않았다. 그러므로 성능 저하를 줄이기 위해서 압축 모드 동작을 결정할 수 있는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 서비스 셀과 같은 주파수를 사용하는 인접 셀과 다른 주파수 또는 다른 시스템을 사용하는 인접 셀로 구성된 셀 환경에서 압축 모드가WCDMA 순방향 링크의 성능에 미치는 영향을 수식적으로 분석하고 압축 모드 사용에 따른 성능 저하를 줄이기 위하여 압축 모드가 필요하지 않은 단말의 압축모드 동작을 제한할 수 있는 단말 측정에 의한 압축 모드 방법을 제안한다. 수치적 분석 결과, 압축 모드를 사용할 때의 성능은 압축 모드를 사용하지 않을 때의 성능에 비해 급격하게 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 제안하는 방법을 적용하였을 때, 압축 모드 사용에 따른 성능 감소를 크게 줄임을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.116-127
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• 2014

대단면 터널 라이닝 콘크리트를 1일에 1cycle로 진행하기 위한 연구를 수행하였다. 터널 내부의 기후특성이 변화하고 콘크리트 타설온도가 낮은 경우에는 수화발현 속도도 지연되어 강도발현에 영향을 미치게 되므로 거푸집의 존치시간이 길어지게 된다. 이를 보완하기 위하여 갱문의 설치와 갱폼의 양쪽에 양생막을 설치한 후, 그 내부에 $28{\pm}2^{\circ}C$의 추가적인 열원을 공급하게 되면 균열관리방안으로 제시한 관리 기준 (4.5MPa) 이상의 조기강도발현을 이루어 낼 수 있었으며, 따라서 거푸집을 재령 14hr 후에 제거할 수가 있었다. 한편, 터널내 자연양생온도인 $10{\pm}1^{\circ}C$ 조건에서는 콘크리트 타설 후 36hr 이상의 양생시간을 확보해야 되는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통하여, 초기재령에서의 콘크리트 온도와 강도발현은 양생온도가 크게 작용하고 있음을 재확인 할 수 있었으며, 플라이애쉬가 10% 혼입된 콘크리트라도 일정 시간동안 거푸집의 표면온도를 상승시켜 줄 수 있다면 조기강도발현에는 문제가 되지 않는 것으로 나타났다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.413-420
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• 2003

본 논문에서는 위성통신용 능동 위상배열 안테나에서 주파수 스캔 효과에 의하여 발생하는 안테나 빔 패턴의 지향 오차를 보상하는 방법을 제안한다. 능동 위상배열 안테나가 두 개의 빔 패턴을 위하여 두 개의 배열이 직렬 연결되고 배열 수가 비대칭인 경우에, 두 빔의 적용 주파수가 다르고 주파수 간격이 크며 빔 폭이 좁고 스캔각이 크면 안테나는 주파수 스캔 효과에 의해 빔 지향 오차가 발생한다 제안되는 수식을 사용하면, 빔 지향오차 각을 예측하여 계산할 수 있으며 이를 보상하는 능동 위상배열 안테나의 위상제어 값을 계산할 수 있다. 본 논문에서는 첫째 층 32$\times$4 배열과 둘째 층 4$\times$2 배열 구조로부터 두 개의 안테나 빔을 가지고, 7.25 GHz~7.75 GHz 주파수 대역에서 두 빔의 주파수 편차가 최대 500 MHz(6.7 %)이며, 주파수 스캔 범위가 0$^{\circ}$~$\pm$35$^{\circ}$이고, 35.6 dBi 이득과 2.2$^{\circ}$의 3 dB 빔 폭을 가지는 능동 위상배열 안테나 시스템을 제작하고, 주파수 스캔효과에 의한 빔 지향 오차를 제안된 방법의 적용 전과 적용 후에 측정 비교하였다. 주파수 스캔 효과에 의한 빔 지향 오차는 보상 전에 최대 2.5$^{\circ}$였으나, 보상 후에는 최대 0.2$^{\circ}$오차로 감소하였다. 제안된 보상으로 안테나 시스템은 7 dB 신호감쇄가 보상되었다. 제안된 보상으로 능동 위상배열 안테나는 통신을 위한 목표 위성을 정확하게 지향할 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.613-624
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• 2011

본 논문에서는 X-대역 능동 위상 배열 레이더 시스템용 MMIC 다기능 칩을 0.5 ${\mu}m$ p-HEMT 상용 공정을 이용하여 개발하였다. 설계된 다기능 칩에는 제어 신호 선로수를 최소화하기 위해 디지털 직병렬 변환기를 포함하고 있다. 다기능 칩은 6-비트 디지털 위상 천이 기능, 6-비트 디지털 감쇠 기능, 송/수신 모드 선택 기능, 신호 증폭 기능 등의 다양한 기능을 제공한다. 24 $mm^2$(6 mm${\times}$4 mm) 칩 크기의 비교적 소형으로 제작된 MMIC 다기능 칩은 8.5~10.5 GHz에서 24/15 dB의 송/수신 이득 특성과 21 dBm의 P1dB 특성을 보였다. 그리고 6-비트, 64 상태에 대해 위상 천이 특성과 감쇠 특성의 측정 결과, 동작 주파수에서 $7^{\circ}$의 RMS 위상 오차와 0.3 dB의 RMS 감쇠 오차를 보였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제42권6호
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• pp.23-36
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• 2005

PLL은 통신을 포함한 여러 분야에서 광범위 하게 사용된다. 본 논문에서는 향상된 부스큐 지연 방식을 이용한 고속 VCO와 이를 이용한 PLL을 제안하였다. 제안한 VCO와 PLL은 0.18um CMOS 공정을 기본으로 하여 1.8V의 전원전압에서 동작 하도록 설계되었다. 제안한 VCO는 서브 피드백 루프를 패스 트랜지스터로 설계 하였으며, 이 패스 트랜지스터는 NMOS PMOS가 사용되어서 주파수 이득이 반대인 2개의 주파수 제어전압이 필요하게 되며, 이로 인해 우수한 잡음 성능을 가지게 된다. 또한, 이 서브 피드백 루프와 부 스큐 지연방식은 보다 높은 주파수를 생성하게 된다. 실제 제안한 회로의 검증을 위하여 7단의 링 구성의 VCO를 설계하였으며, 설계된 VCO는 $3.2GHz\~6.3GHz$로 동작하며, 1MHz 오프셋 주파수에서 -128.8dBc/Hz의 위상잡음성능을 가짐을 검증 하였다. 이때의 전원 전압은 1.8V이며 VCO의 소비 전류는 3.8mA이다. 그리고 제안한 VCO를 이용하여 설계된 이중 루프 필터 구조의 PLL이 5GHz 대역에서 안정적으로 동작함을 검증하였다. 따라서, 제안한 VCO가 고주파 대역읜 통신기기에서 LC 공진회로를 대체 할 수 있음을 보였다. 본 논문에서 제안한 회로는 0.18um TSMC 라이브러리를 기본으로 하여 설계 하였다.