본 논문에서는 직접변환방식을 이용한 CDMA 기지국용 멀티캐리어 디지털 송신기를 설계하고 시뮬레이션을 통해 그 성능을 검증해 보았다. 먼저, 멀티캐리어 송신기를 설계하기 위해 필요한 새로운 기술들을 검토해보고, 이 새로운 기술을 적용하여 멀티캐리어 송신기를 설계하고 시뮬레이션 하였다. 설계와 시뮬레이션은 Agilent Technologies사의 RF 시뮬레이션 S/W인 ADS (Advanced Design System)을 사용하였으며, 디지털 블록과 아날로그 블록으로 나누어 설계한 후 두 블록을 co-simulation하여 결과를 분석하였다. 결과에 의하면, 직접변환방식을 이용하여 멀티캐리어 디지털 송신기를 구현한 경우 최종 아날로그출력이 시스템의 요구조건 (IS-97 & 3G TS 25.104) 인 스펙트럼 마스크 특성을 만족하였다. 이것은 제안한 멀티캐리어 디지털 송신기의 성능이 CDMA 기지국에 적용될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 본 논문에서 제안한 직접변환방식을 이용한 멀티캐리어 디지털 송신기는 향후 CDMA 기지국에 적용되어 구현될 때, 가격적으로나 기술적으로 한 단계 발전된 시스템을 구현할 수 있다.
본 논문에서는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용한 저 전력 고 이득 주파수 상향변환기를 이용하여 IEEE 802.15.4 규격을 만족하는 직접 변환 송신기를 제안 및 설계한다. 설계된 RF 직접 변환 송신기는 차동입력 디지털-아날로그 변환기, 수동 저역통과 필터, 가변이득 증폭기, Quadrature 주파수 상향 변환기 그리고 차동 출력 구동증폭기로 구성되어 있다. 제안하는 직접변환 송신기에서 핵심적인 부분은 2.4 GHz Zigbee 규격을 저 전력으로 구동하는데 있다. 특히 Quadrature 주파수 상향변환기는 이득 Boosting을 통하여 적은 전류 소모로도 충분한 이득과 선형성을 보이고 있다. 측정결과, 공급전압 1.2 V에서 송신기의 총 소모 전류는 7.8 mA이고, 최대 출력 전력은 0 dBm 이상 그리고 -30 dBc의 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)을 나타내고 있다.
본 논문에서는 전류 모드 동작에 기반한 IEEE 802.15.4 규격을 만족하는 2.4GHz 저전력 직접 변환 송신기를 제안하고 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 구현하였다. 제안된 송신기는 디지털-아날로그 변환기, 저역통과 필터, 가변 이득 I/Q 상향 혼합기, 구동 증폭기 및 LO 버퍼를 포함하는 주파수 나누기 2회로로 구성되어 있다. 디지털-아날로그 변환기와 저역통과 필터(LPF), 가변이득 I/Q 상향 혼합기의 트랜스컨덕터 단을 하나의 전류 미러 회로로 합친 간단한 구조를 제안하여 전력 소모를 줄이면서 선형성을 향상할 수 있도록 하였다. 구동 증폭기는 캐스코드 타입의 증폭기로 제어 신호를 이용하여 이득을 조절할 수 있게 하였고, 외부 4.8GHz 신호를 받아 주파수 나누기 2 전류 모드 로직 (CML) 회로를 사용하여 2.4GHz I/Q 차동 LO 신호를 생성하도록 설계하였다. 구현한 송신기는 30dB의 이득 조정 범위를 가지면서 0dBm의 최대 출력 신호에서 33dBc의 LO 누설 성분, 40dBc의 3차 하모닉 성분의 특성을 보이며, 구현한 칩의 면적은 $1.76mm{\times}1.26mm$으로 전력소모는 1.2V 단일 전원 전압으로부터 10.2mW이다.
240 GHz 대역의 캐리어 주파수를 이용하여 1.485 Gbps 비디오 전송 시스템을 설계 및 시뮬레이션 하였다. 송수신기는 Schottky Barrier 다이오드 기반의 Sub-harmonic 믹서를 이용하였으며 특히, 수신기는 Heterodyne 및 Direct Detection 두 가지 방식을 적용하여 각각의 성능을 시뮬레이션 하였다. 변조방식은 ASK이며, 수신기에서는 Envelop 검출 방식을 사용하였다. 송신기 시뮬레이션 결과 Sub-harmonic 믹서의 LO 전력 7 dBm(5 mW)에서 IF 입력 전력 -3 dBm(0.5 mW)일 때 RF 출력 전력은 -11.4 dBm($73{\mu}W$)이었으며, SSB(Single Side Band) Conversion Loss는 8.4 dB이다. VDI사의 상용모델 WR3.4SHM(220~325 GHz)의 240 GHz에서의 Conversion loss 8.0 dB(SSB)와 근접한 결과를 얻었다. 1.485 Gbps NRZ 신호전송 시뮬레이션 결과 전송신호와 동일한 수신 파형을 얻었다.
In this paper, transmitter and receiver modules for free space optical interconnection are implemented and characterized. In the transmitter module, bias circuitry which inject current into the direct modulated laser diode is fabricated and in the receiver module, p-i-n diode is integrated with an MMIC amplifying stage. Laser diode has a direct-modulated bandwidth of 2 GHz at 1.4 Ith bias while p-i-n diode and amplifying stage has a bandwidth of 1.3 GHz and 1.5 GHz, repectively. Optical interconnection has a bandwidth of 1.3 GHz and linearly transmit modulated voltage signal up to 1.5 Vp-p. Measured loss of optical interconnection is 5dB which is composed of optoelectronic conversion loss of 15 dB, electrical impedance mismatch loss of 6.7 dB in transmitter module and gain of 18 dB in receiver module. Seperation between transmitter and receiver can be extended up to 50 cm by using a lens.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제6권4호
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pp.275-280
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2006
We propose Doherty power amplifier structure which can be integrated in Silicon RF ICs. Doherty power amplifiers are widely used in RF transmitters, because of their high Power Added Efficiency (PAE) and good linearity. In this paper, it is proposed that a method to replace the quarter wavelength coupler with IQ up-conversion mixers to achieve 90 degree phase shift, which allows on-chip Doherty amplifier. This idea is implemented and manufactured in CMOS 5 GHz band direct-conversion RF transmitter. We measured a 3dB improvement output RF power and linearity.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제2권2호
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pp.93-99
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2002
The Cartesian loop chip which is one of key devices in narrow-band Walky-Talky transmitter using RZ-SSB modulation method was designed and implemented with 0.35 Um CMOS technology. The reduced size and low cost of transmitter were available by the use of direct-conversion and Cartesian loop chip, which improved the power efficiency and linearity of transmitting path. In addition, low power operation was possible through CMOS technology. The performance test results of transmitter showed -23 dBc improvement of IMD level and -30 dEc below suppression of SSB characteristic in the operation of Cartesian loop chip (closed-loop). At that time, the transmitting power was about 37 dBm (5 W). The main parameters to improve the transmitting characteristic and to compensate the distortion in feed back loop such as DC-offset, loop gain and phase value are interfaced with notebook PC to be controlled with S/W.
A CMOS quadrature Up-converter for a direct-conversion receiver of 5.15-5.825GHz wireless LAN is described. The Up-converter consists of two sub-harmonic mixers, for I and Q channels, and an LO generation network. In order to decrease the number of inductor, I and Q path are merged. The simulation results including all the parasitics show -17.3dB conversion gain at center and -8 dBv oIP3 while consuming 22.968mW under 1.8V supply. The quadrature Up-converter is under fabrication with the other transmitter blocks in a $0.18{\mu}m$ CMOS technology.
RZ-SSB(Real Zero-Single Sideband) 변조 기술을 이용하는 협대역 무전기용 송신기에 가장 핵심적인 부품들 중의 하나인 카테지안 루프 칩을 0.35$\mu\textrm{m}$ CMOS 기술을 이용하여 설계하고 제작하였다. 직접변환 방식 및 카테지안 루프 칩을 이용하여 요구되는 부품 수를 줄임에 의하여 송신부의 저비용 및 소형화가 가능하고, 이를 통하여 송신 전력 효율 및 선형성을 향상시켰다. 또한 CMOS 기술을 통하여 저전력 구동이 가능하도록 하였다. 송신기 성능 시험 결과 개루프 시 약 37㏈m (5W) 의 송신 출력에서 카테지안 루프 칩을 구동하여 즉, 폐루프 상태에서 -23㏈c의 상호변조 왜곡 특성 개선 및 SSB 신호 특성을 -30㏈c 이하로 억압하였다. 또한, 상기 언급된 송신 특성 개선에 가장 영향을 미치는 성분들인 DC-offset 성분, 궤환 루프에서 발생하는 왜곡 성분을 보상하기 위한 루프 이득 및 위상 값들을 조정할 수 있도록 컴퓨터와의 외부 인터페이스를 구현하여 S/W적으로 이러한 값들을 제어할 수 있도록 프로그램화 하였다.
장거리 초고속 단일모드 광파이버 전송 시스템에서, 색분산은 복조된 파형의 찌그러짐을 생기게 하며, 그 결과 수신된 신호 간 간섭을 일으켜 전송 시스템의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 강도변조-직접검파 시스 댐의 색분산제한을위상변조에서 진폭변조로의 전환잡음의 영향을고려함으로서 연구하였다. 파이버 색분산에 의한 위상-진폭으로의 전환잡음을 잡음전력 스펙트럼 밀도를 유도함으로서 분석하였으며 위상-진폭 전환잡음을 피하기 위한 시스댐 전력손실과 레이저 선폭에 대한 요구조건을 수치해석을 통하여 구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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