A new microwave wideband frequency discdriminator is described, which is based on the theory of transmission line frequency discriminator known as having the widest bandwidth. It has been realized with microstrip lines and slot lines. It is experimentally verified that the discriminator is linear in a 1.6 GHz bandwidth centered at frequency of 3.2 GHz and has return loss of 20dB or more in that bandwidth.
A new microwave frequency disriminator in MIC is described which was developed using realization theory appropriate to a transmission line frequency discriminator designed to be used in the VHF range. It is experimentally verified that the discriminator is linear in a 600 MHz bandwith and has VSWR less than 1.2 in that range in agreement with the theoretical model.
주파수 판별기는 주파수를 디지털 비트 신호로 변환해주는 회로로서 변조기, 동기화 회로 등에 쓰인다. 본 논문에서는 여러 종류의 일차, 이차 주파수 판별기의 구조를 모델링하고 양자화 잡음 성능을 분석하며, 새로운 구조의 델타-시그마 주파수 판별기 구조를 제안한다. 이론적 분석과 유도된 수식으로부터 출구 잡음을 구하고 모의실험으로 타당성을 검증하였다. 제안된 주파수 판별기는 전 디지털 회로로서 전 디지털 위상 잠금 루프의 궤환 경로에 적용될 수 있다.
In this paper, an frequency tracking algorithm for weak signal tracking is proposed. The proposed frequency tracking algorithm uses a FMS (Fast Minus Slow) discriminator for frequency error estimation. This frequency tracking algorithm shows good frequency estimation performance under weak signal condition and is a computationally efficient for embedded software GNSS receiver. The software GNSS receiver implementing the proposed weak signal tracking algorithms could track GPS signal down to - 159dBm signal strength in the signal generator test and real GPS signal under dense urban condition.
본 논문에서는 트리플 베이스라인 인터페로미터(tripple baseline interferometer) 방향탐지 장치에 적용할 수 있는 VHF 대역 다채널 위상 판별기(phase discriminator)를 제안하였다. 방향탐지 장치에서 출력되는 IF(Intermediate Frequency) 신호들 간의 위상차를 동시에 측정하기 위해 위상 판별기를 다채널의 병렬 구조로 설계하였고, 위상 판별기의 위상 코릴레이터(phase correlator)는 소자 수를 줄이기 위해 I, Q 믹서 방식으로 구현하였다. 그리고 RF 소자의 위상 정합 불균형에 따른 위상 판별기의 오차를 보상하기 위해 디지털 LUT(Look Up Table)를 적용하였다. 제작된 VHF 대역 다채널 위상 판별기는 측정 결과, 30 dB SNR 조건에서 2도 RMS(Root Mean Square) 수준의 위상 측정 정확도를 보이며, 상용 위상 판별기보다 우수한 정확도를 갖는다.
Branch-line 하이브리드 3dB 결합기에 λ/2-단락선로 스터브와 λ/4 -개방선로 스터브를 달결하여 입역임퍼던스 정합을 시키면서 스터브의 정재파를 이용하는 새로운 형연의 마이크로담대 선로 각도수 배별기의 이론을 제시하고 그것을 C-band에서 실현하였다. 실험적으로 중심주파수 4.940Hz에서 인별대역폭이 400MHz까지 선형성이 좋으며 return loss>15dB로서 사용할 수 있는 임피던스 정합특성을 가지는 인별기를 얻을 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 마이크로스트립 링 공진기를 사용하여 마이크로파 대역에서 주파수 변별기를 실현할 수 있음을 보였다. 임피던스 차원을 갖는 Green함수를 이용하여 해석하였으며, S-band(중심주파수 50=30GHz)에서 최대 45MHz의 주파수 변별특성을 실험으로 확인하였다.
위상 펼침 (phase unwrapping)과 최소자승(least-squares) 기법들을 이용한 기존 디지털 주파수 변별기 (Digital Frequency Discriminator: DFD) 설계를 바탕으로, 본 논문에서는 주파수 판별 대역이 4배 확장한 새로운 DFD 설계를 제안한다. 구체적으로, 주파수 판별 대역을 기존 2-6GHz에서 2-18GHz로 4배 확장함에 따라 주파수 판별 정확도를 높이기 위해 DFD 내의 지연선 수가 증가되고, 이에 따른 주파수 추정 연산량이 증가되는데, 본 논문에서는 이러한 2-18GHz 대역 주파수 판별을 위해 보다 효율적인 주파수 추정 알고리즘을 제안한다. 특히, 제안하는 주파수 추정 방법에서는 기존 방법인 위상 펼침 기법을 기반으로 펼친 위상의 후보군을 만들되, 각 지연선에서 발생할 수 있는 위상 잡음을 미리 추정하여, 적절한 펼친 위상 후보군을 선택하는 새로운 주파수 후보군 선택 방법을 제안한다. 이렇게 선택된 위상 후보군만을 최소자승 기법에 적용하여 주파수를 추정함으로써, 결과적으로 기존 DFD의 주파수 추정에 비해 연산량을 줄일 수 있다. 끝으로, 제안한 DFD에 대한 주파수 변별 방법을 비교 분석하고, 시뮬레이션을 통해 제안된 방법의 주파수 판별 성능을 검증한다.
공간상에 존재하는 전자파를 측정, 분석하여 신호정보(SIGINT; SIGnal INTelligence)를 획득하기 위해서 가장 중요한 것이 전자파의 주파수 정보이다. 특히 레이다 및 미사일에서 방사되는 초고주파 대역의 주파수를 순시 측정하는 방법으로, 지연선로의 위상차를 측정하여 주파수정보를 디지털데이터를 출력하는 부품으로 디지털 주파수 판별기(Digital frequency Discriminator; DFD)가 있다. DFD는 100nSec 이하의 짧은 시간동안에 존재하는 고주파 신호에 대해서도 초고주파신호의 주파수 정보를 실시간으로 측정하여 제공해야 한다. 본 논문에서는 광대역 4 채널의 지연선로와 코릴레이터로 구성된 고주파 입력부와 I/Q신호를 처리하여 주파수 정보를 얻어내는 디지털 처리부 및 정확한 주파수 정보를 얻기 위한 주파수 보정부로 이루어진 DFD의 구현방안을 제안하고 아주 짧은 펄스 형태의 모의 레이다 신호를 입력하여 얻은 시험결과를 토대로 설계의 타당성을 확인한다.
본 논문은 6.0~18.0 GHz 대역에서 동작하는 광대역 디지털 주파수 변별기(DFD, digital frequency discriminator)의 위상 상관기(phase correlator)를 설계하고 제작하였으며, 제작된 DFD 위상 상관기의 I와 Q 신호를 측정하고, 주파수 변별 오차를 분석하였다. 믹서형 위상 상관기의 동작 특성에 대한 해석적 관계식을 유도하였으며, 위상 상관기에 포함되는 IQ 믹서(mixer)와 8-way 전력분배기(power divider)는 RF 시뮬레이션 툴(tool)을 이용하여 모델링하였다. 설계된 위상 상관기는 제작되어 측정하였다. 제작된 위상 상관기의 I와 Q 출력신호를 측정하여 제시하였으며, 측정된 I와 Q 출력신호를 이용하여 위상오차(phase error)와 주파수 변별오차(frequency discrimination error)를 나타내었다. 위상 상관기의 평균 위상오차(phase error)는 $4.81^{\circ}$, RMS(root mean square)이고, 주파수 변별 오차는 1.49 MHz, RMS 이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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