본 논문에서는 이중대역에서 작동하는 발룬을 제안하고 모의실험을 실시하였다. 기본적인 형태는 Wilkinson Power Divider에서 출발하여 각 단자(Port)간의 고립도(Isolation)를 향상시키기 위하여 $\lambda/2$ 전송선을 단자 2와 3 사이에 삽입하였고, 이중대역 및 크기의 소형화를 위해서 $\lambda/4$ 길이의 전송선을 metamaterial 구조인 CRLH(Composite Righ/Left-Handed) 형태와 D-CRLH(Dual Composite Right/Left-Handed) 형태를 사용하여 TDMB 주차수대역인 195MHz, 그리고 DVB-H 주파수대역인 670MHz에서 작동하는 발룬을 설계하였다. 제안된 구조로 설계된 발룬의 반사손실(return loss)에 대한 최소값은 -12.98dB$(S_{11})$이며, 고립도(isolation)는 최소 -12.4dB, 그리고 출력신호간의 불균형은 0.08dB보다 작고, 위상오차는 최대 $2.8^{\circ}$이다.
In this paper, we analyzed the sensitivity of matching elements for the dual-band operation of a power amplifier with composite right/left-handed (CRLH) transmission lines. Metamaterial theory enables CRLH transmission to support arbitrary impedance matching at dual frequencies. In general, at sub-GHz range, the CRLH matching networks are commonly implemented with lumped elements, which are prone to manufacturing distribution. In order to reduce the effect from the distribution of element values in design, we suggest a method to analyze the sensitivity of matching elements from the performance aspect of power amplifiers. Based on the analysis, a 40dBm dual-band power amplifier operating at 0.7GHz and 1.5GHz is designed.
본 논문은 비선형 위상 특성을 갖고 있는 CRLH 전송선로를 이용하여 이중대역 평형 믹서를 제안한 것이다. 이 메타 재질 구조의 믹서는 이중대역에서 낮은 LO 누설 전력과 높은 RF-LO 고립도를 갖고 있어, LO와 RF 경로에 추가적인 여파기가 필요하지 않는다. 이 평형 믹서는 이중대역에서 동작하는 발룬과 윌킨슨 분배기를 이용하여 구현하였으며, 이중대역 특성은 CRLH 전송선로의 비선형 위상 특성을 이용하였다. 제안한 메타 재질을 이용한 평형 믹서는 실험을 결과를 통해서 증명하였으며, 870 MHz와 1660 MHz의 주파수에서 동작하도록 제작하여, 870 MHz에서 15.2 dB, 1660 MHz에서 21.2 dB의 변환 손실을 얻었다.
본 논문은 CRLH (composite right/left handed) 전송선로 구조의 4중 모드 공진기를 이용하여 높은 대역간 격리도를 갖는 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계하는 방법을 제안한다. CRLH 전송선로 구조를 해석하여 4중 모드 공진기의 s-패러미터와 공진 주파수를 유도하였다. 유도된 s-패러미터를 이용하여 새로운 구조의 이중-광대역 대역통과 여파기를 설계, 제작하였다. 측정 결과는 2.8-5.52 GHz, 9.68-12.26 GHz의 이중 통과대역에서 각각 1.08 dB, 2.01 dB의 삽입손실을 갖고, 6.34-8.42 GHz의 중간대역에서 38dB의 대역 격리도를 가져 설계 결과와 잘 일치하는 특성을 보여 주었다.
This paper describes a design of dual band amplifier using left handed (LHJ) transmission line, which is a part of composite right/left handed (CRLH) transmission line. It is well known that CRLH transmission lines show dual band frequency response. At first, two single-band amplifiers for frequency f1 and f2 are designed, and their matching networks at both amplifiers are synthesized into the dual band matching network by adopting CRLH structure. As an example for proving the validity of the proposed design, a dual band amplifier operating at 1800MHz and 2300MHz is designed, fabricated and measured. The simulation and measurement show that the proposed amplifier operates well at the desired dual bands with the gain of 13.65dB and 19dB at 1850MHz and 2360MHz, respectively, and a good matching performances. In addition, a quite good agreement between the simulation and measurement is observed.
이 논문은 CRLH 전송선로의 이중대역 특성을 이용하여 비대칭 전력 분배기를 제안하였다. 이 분배기는 이중대역 브랜치라인 하이브리드 결합기, 결합기의 입력과 고립 포트의 연결 선로 그리고 ${\lambda}/4$ 변환기로 구성되어 있다. 이것의 동작은 이중대역의 브랜치라인 하이브리드 결합기를 이용하여 입력 신호를 결합기의 입력과 고립 포트에 연결할 때 서로 다른 길이의 전송선로를 연결함으로서 하이브리드 결합기의 두 출력 포트에서 동위상을 갖고 비대칭으로 출력되도록 하였다. 이것은 기존의 비대칭 윌킨슨 분배기의 단점을 보완한 것으로 시뮬레이션 결과가 0 dB ~ 20 dB 까지의 출력비를 나타내도록 설계하였다. 이와 같은 기능이 동작하는지 확인하기 위하여 880 MHz 와 1850 MHz에서 동작하는 이중대역 비대칭 전력분배기를 제작하여 각각의 주파수에서 3.2 dB ~ 8.8 dB, 2.5 dB ~ 14.0 dB까지 분배되는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 Composite Right/Left-Handed (CRLH) 전송 선로 (TL)와 pin 다이오드를 이용한 조절 가능한 부성 저항을 이용한 이중 대역 전압 제어 발진기에 대하여 연구하였다. CRLH 전송 선로는 이중 대역 주파수 조절 특성을 갖는 metamaterial 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로의 이중 대역 동작은 CRLH 전송 선로의 주파수 오프셋과 위상 기울기에 의해서 얻어지고, 두 개의 동작 주파수들의 주파수 비율은 정수 배가 아닐 수 있다. 전압 제어 발진기의 각각의 주파수 대역은 독립적으로 동작해야 하므로 pin 다이오드를 이용한 조설 가능한 부성 저항을 사용하였다. 정전압을 pin 다이오드에 인가하였을 때, 전압 제어 발진기의 위상 잡음은 주파수 조절 범위 $2.423\sim2.597$ GHz에서 $-108.34\sim-106.67$ dBc/Hz @ 100 kHz이며, 역전압을 pin diode에 인가하였을 때는, 전압 제어 발진기의 위상 잡음이 주파수 조절 범위 $5.137\sim5.354$ GHz에서 $-114.16\sim-113.33$ dBc/Hz @ 100 kHz이다.
본 논문에서는 새로운 기법의 광대역 저손실 CRLH(composit right/left handed) 전송선로와 윌킨슨 전력 분배기에 대해 제안한다. 전송선로는 평형 미엔더 인덕터와 직렬 캐패시터로 구성된 coplanar 도파관 (CPW)으로 구성되며, 전력 분배기는 CRLH 전송선로를 일반 전송선로 부분에 대체하여 설계를 한다. 실험 결과 동작 주파수 대역 8.4 GHz 에서 30.0 GHz내에서 반사손실은 12 dB 이하로써 비교적 만족한 결과를 얻었다. 전력 분배기의 주파수는 12.05에서 13.15 GHz 그리고 16.50에서 19.30 GHz 로써 대역폭은 20 dB 기준으로 8.9 % 및 17.9 % 이며 이는 측정결과와 시뮬레이션 결과와 비교를 하였을 때 상당히 일치하는 것을 알 수 있다.
본 논문에서는 CRLH 전송 선로를 이용한 스터브 구조의 이중 대역 가지선로 결합기를 제안한다. 기존의 스터브 구조의 이중 대역 가지 선로 결합기는 동작하는 두 주파수가 근접할수록 스터브 선로의 임피던스가 증가해 구현이 불가능 하다. 제안된 이중 대역 가지선로 결합기는 비교적 근접한 1800MHz와 2300MHz 두 주파수에서 동작한다. 고 임피던스 스터브 선로는 이중 대역 소자 설계에 유용한 CRLH 전송 선로를 사용하여 구현 된다. 두 주파수에서 측정된 삽입 손실은 이상적인 결합기에 비해 최대 1.88dB의 오차가 났으며 두 출력 포트 사이의 위상차는 $1^{\circ}$미만 이다. 동작하는 두 주파수의 비는 1.28:1로 비교적 작은 차이를 보인다.
본 논문에서는 CRLH 전송선로의 이중대역 특성을 이용한 다이플렉서를 기반으로 동작하는 주파수 체배기를 제안하였다. 이것은 비선형 소자로 만들어진 하모닉 발생기가 만들낸 체배 신호를 다이플렉서를 통과시켜 서로 다른 두 주파수 신호를 동시에 출력포트로 내보낸다. 다이플렉서는 동위상 전력 분배기, 0o/90o 위상 지연기 그리고 이중대역 쿼드러춰 하이브리드 결합기로 구성되어 있으며, 이것은 입력된 하모닉 신호중 원하는 한 신호만을 각각의 출력포트로 내보내며 그 밖의 신호는 모두 억압한다. 이와 같은 기능이 동작하는지 확인하기 위하여 하모닉 발생기와 2 GHz와 3 GHz에서 동작하는 다이플렉서를 제작하여 원하지 않은 성분들은 40dB 이상 억압된 체배 성분들이 분리되어 나오는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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