본 논문에서는 최근 발표된 UWB 주파수 허용대역($3.1{\sim}4.8$ GHz, $7.1{\sim}10.2$ GHz)을 만족하기 위해 두 개의 부채꼴 루프 안테나를 대칭적으로 놓음으로써 넓은 주파수 대역을 소거할 수 있는 UWB 안테나를 설계한다. 설계된 안테나의 패치면에 inverted_L 모양의 슬릿을 삽입함으로써 소거하고자 하는 $4.8{\sim}7.1$ GHz의 넓은 주파수 대역을 소거할 수 있었다. 최적화하여 제작된 UWB 안테나는 3.1 GHz이상에서 -10dB 이하의 반사손실 값을 가지고, 1 ns 이하의 군지연과 선형적인 위상특성을 가졌다. 패치면에 inverted-L 모양의 슬릿을 삽입한 안테나는 $4.8{\sim}7.1GHz$의 대역 내에서 -10dB이상의 반사손실과 5 ns의 군지연, 비선형적인 위상 및 이득감소특성을 가졌다. 제작된 안테나의 방사패턴은 각각의 주파수에서 무지향성의 특성을 나타내었다.
비대칭 결합선로를 이용한 대역통과 필터와 MESFET으로 구성되는 능동 다이플렉서를 실현하였다. 여기서 비대칭 결합 마이크로스트립 선로의 어드미턴스 인버터 파라미터는 대역통과 펼터의 기본적인 설계 파라미터에 대한 함수로서 주어진다. 능동 다이플렉서는 중심주파수 9 GHz와 11 GHz에서 각각 대역폭 22%와 18%로 설계하였고, Super-compact를 이용하여 설계값을 최적화하였다. 실험 결과 8.3-9.6 GHz와 10.3-11.8 GHz의 각대역에서 $6.2\pm0.3$ dB의 균일한 이득을 얻었고, 이 결과 는 대역폭은 잘 일치하나 이득은 설계값보다 1.5 dB 정도의 차이가 있었다.
본 논문에서는 65 nm RF CMOS 공정을 이용하여 26 GHz 위상 고정 루프(PLL)를 설계하고, 주파수 3체배기(tripler)를 이용하여 W 밴드 주파수 합성기를 설계하였다. 26 GHz VCO는 22.8~26.8 GHz, 3체배기의 출력은 74~75.6 GHz의 주파수 조정 범위를 갖는다. 제작한 주파수 합성기는 총 75.6 mW의 전력을 소모하며, 3체배기의 최종 출력은 1 MHz 오프셋에서 -75 dBc/Hz, 10 MHz 오프셋에서 -101 dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 갖는다.
본 논문에서는 칩 면적을 최소화한 65 nm CMOS 기반 30~46 GHz 대역 광대역 증폭기 회로의 설계 및 측정결과에 대하여 기술하였다. 전체 증폭기의 칩 면적을 줄이기 위해 결합 인덕터를 이용한 임피던스 정합회로를 사용하였다. 제작된 광대역 증폭기 회로는 9.3 dB 최대 이득, 16 GHz의 3 dB 대역폭 및 42 % 비대역폭 등의 측정 결과를 보였다. 입출력 반사 손실은 각각 35.8~46.0 GHz 대역과 28.6~37.8 GHz 대역에서 10 dB 이상이다. 공급 전압은 1.2 V이며, 소비 전력은 42 mW이다. 3 dB 대역폭 내에서의 군 지연 변화는 19.1 ps이며, 패드를 제외한 칩 면적은 $0.09mm^2$이다.
본 논문에서 하이브리드 기법을 이용한 $7.7\sim8.5GHz$에서 동작하는 10 W 반도체 전력증폭기 개발에 대해 기술하였다. 본 증폭기의 제작과 측정은 위험부담을 최소화하고 제작의 용이성을 증가시키기 위하여 고이득을 위한 전단부, 구동용 중단부, 그리고 고전력부의 3증폭부로 나누어 수행하였으며, 최종 증폭기는 위에서 언급된 3 증폭부, 직류 바이어스 회로, 그리고 온도보상회로를 포함하여 하나의 하우징안에서 구현하였다. 측정된 소신호 이득은 $46\pm1dB$, 입출력 반사손실은 각각 25dB와 27dB 이상이며, 7.7, 8.1, 그리고 8.5 GHz의 3주파수에 대해 1dB 압축점에서의 출력전력은 $39.8\sim40.4dBm$으로서 최대출력전력 10 W를 만족한다. 10 MHz 차이가 있는 두 입력신호에서의 2톤 테스트에서는 출력전력 37.5 dBm에서 13.34 dBc 정도로서 설계시 요구된 사양과 잘 일치함을 알 수 있으며, 제작된 SSPA는 통신용 마이크로파중계기의 하부시스템으로서 부합되는 좋은 성능을 나타냄을 보여준다.
본 논문에서는 6~18 GHz 대역 8-비트 true time delay(TTD) 회로의 설계 및 측정결과에 대하여 기술하였다. 단위 지연 회로는 상대적으로 시간 지연 변화율이 일정한 m-유도 필터(m-derived filter)를 이용하였다. 설계한 8-비트 TTD는 2개의 single-pole double-throw(SPDT)와 7개의 double-pole double-throw(DPDT) 스위치로 구현하였으며, 인덕터를 이용하여 반사 특성을 개선하였다. 설계된 8-비트 TTD는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 제작하였다. 측정된 TTD 회로의 시간 가변 범위는 250 ps이고, 시간 지연 해상도는 약 1 ps이다. 6~18 GHz의 동작 주파수에서 RMS 시간 지연 오차는 11 ps 미만이며, 입출력 반사 손실은 10 dB 이상이다. 공급 전압은 1.8 V이며, 소비 전력은 0.0 mW이다. 칩 면적은 $2.36{\times}1.04mm^2$이다.
본 논문에서는 UWB(ultra wideband) 무선통신 응용을 위해 3GHz의 광대역 무지향성 마이크로스트립 패치 배열 안테나를 구현하였다. $7.2{\sim}10.2GHz$의 광대역의 밴드를 만족시키기 위해 다중공진 안테나가 설계되었고, 각 공진주파수는 600MHz의 간격을 가지고 7.5, 8.1, 8.7, 9.3, 그리고 9.9GHz의 5개 중심주파수로 분리하였고 광대역 특성을 위해, 각 중심주파수에서 U-slot 안테나가 각각 설계되었다. 설계된 5개의 U-slot 안테나는 3GHz의 대역폭의 다중공진을 위해 병렬로 연결되었고, 임피던스 정합 과정은 7.5GHz 패치안테나와 8.1GHz 패치안테나의 중심주파수인 7.8GHz를 적용하여 전송 선로를 구한 후 같은 방법으로 전송 선로 임피던스 정합을 하여 광대역 매칭 회로가 되도록 설계하였다. 안테나 제작에 이용된 PCB 기판의 비유전율, 기판높이, 손실은 각각 ${\epsilon}_r= 4.8,\;h=0.6$ 그리고 손살탄젠트는 0.0009였다. 제작된 안테나의 방사패턴과 이득은 5개의 중심주파수에서 $1.46{\sim}4.08dBi$의 이득을 나타내었다.
이 논문은 저주파수 영역에서 광대역을 실현하기 위해 대칭형 미앤더 급전 선로를 이용한 사다리꼴 평면 UWB 안테나의 설계를 제안한다. 제안된 설계 안테나의 크기는 $15.5{\times}2.1{\times}1.6mm^3$이며, 설계에 고려된 유전체는 4.4의 복소 비유전율을 가진다. 계산된 대역폭은 9.52 GHz($1.31{\sim}10.83$ GHz)이고, 측정된 대역폭은 반사 손실 -10 dB 이하에서 9.1 GHz($1.5{\sim}10.6$ GHz)이며, 이 대역은 UWB 안테나 대역폭을 만족한다. 또한, 시뮬레이션상 복사 패턴과 측정 패턴이 각각의 주파수에서 서로 잘 일치하는 것을 보여주고 있다.
본 논문에서는 FET의 채널저항을 이용한 이미지 제거 혼합기를 제작하여 그 특성을 분석하였다. 이 혼합기는 IF 50MHz~90MHz, LO 8.17GHz 및 RF 8.08GHz~8.12GHz로써 8GHz대역의 64QAM에 적용할 수 있도록 하였다. 측정 결과 -20dBm의 IF 신호와 10dBm의 LO 신호를 인가하였을 때 -33.2dBm의 RF 출력을 얻었으며, 약 12.9dB의 변환손실을 보였으며, 8.1GHz RF 신호에 대하여 LO 신호는 14.3dB, 이미지 신호는 10.4dB의 억압특성을 얻을 수 있었다. 또한 2-tone실험 결과 51.7dBc의 IMD 특성을 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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