This paper presents the design of a narrow-band channel filter and its group-delay equalizer for a Ka-band satellite transponder. We used an 8th order channel filter for high selectivity with an elliptic-integral function response and an inline configuration. We designed a 2-pole, reflection-type, group-delay equalizer to compensate for the steep variation of the group-delay at the output of the channel filter, keeping the thermal stability at ${\pm}7$ ns of group-delay variation at the band edges over 15-55$^{\circ}C$. We devised a new tuning technique using short-ended dummy cavities and used it for tuning both the filter and equalizer; this removes the necessity of additional tuning after the cavities are assembled. Through measurement, we demonstrate that the group-delay-equalized filter meets the equipment requirements and is appropriate for satellite input multiplexers.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제3권2호
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pp.140-146
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2003
In this paper, the design of a channel filter and its group-delay-and-amplitude equalizer is carried out for the Ka-band satellite transponder subsystem. The 8th order dual-mode filter is employed for high selectivity around the band-edges with an elliptic-integral function response and has an in-line configuration. The 2-pole, reflection-type, group-delay equalizer is designed and manufactured to reduce the group-delay and amplitude variation, which can be large for such a high order filter. It is noted that in both the filter and equalizer, adopting the dual-mode coupling mechanism leads to less mass and volume. Through measurement, the performance of the realized group-delay-equalized filter is shown to meet the equipment requirements and to be appropriate for the satellite input multiplexer.
The implementation of IF group delay equalizer and its performance are presented for radio relay system applications, and measured results are in good agreement with the simulated ones based upon analytical formulations. For waveguide filter of 40㎒ channel spacing, equalized delay accuracy of about +/- 2.0nsec can be obtained only by constructing 4 stage delay circuits, which provides good performance in system BER curves compared with no filter case, and the difference is less than 1.0㏈ at $10^{-12}$ BER. So this scheme with simple hardware design can be used for correcting the distorted group delays mainly caused by wavegiude filters. To evaluate the designed group delay equalizer, various simulated and experimental results are shown here in conjunction with STM-1 signal of co-channel 64-QAM digital radio relay system.
본 논문에서는 비선형 전력증폭기(PA:power amplifier)의 AM/PM 비선형 왜곡특성을 포함하는 군 지연을 보상하는 새로운 등화기를 제안한다. 군 지연 특성은 각 주파수 성분에 따라 서로 다르게 나타나는 상수가 아닌 비선형 시간지연이다. 전력증폭기에서 발생되는 AM/PM 특성으로 인한 위상 왜곡 현상은 군 지연을 증가시키는 주요한 요인이다. 이러한 군 지연 왜곡으로 신호 성상도에서 신호는 퍼지면서 회전하게 된다. 위와 같은 문제점을 고려하여 각 주파수 성분에 따라 다르게 나타나는 비선형 시간지연을 정적인 군지연으로 구분하고, PA의 AM/PM 특성인 입력신호 크기에 따라서 위상 천이가 다르게 발생하는 것을 동적인 군 지연으로 구분한다. 정적인 군 지연은 주파수 영역에서 Type-Based 방법으로 위상 왜곡을 추정 및 보상하고 동적인 군 지연은 시간영역에서 위상회전을 보상한다. 제안된 군 지연 보상기법으로 전력증폭기의 AM/PM 특성을 포함한 군 지연 특성을 충분히 보상할 수 있음을 확인하였다.
본 논문은, 각 채널이 여파기와 군지연 등화기로 구성되는, 위성용 다중채널 입력 멀티플렉서에서 사용되는 군지연-등화되는 여파기의, Simulated Annealing(SA) 기법과 Conjugate Gradient(CG) 기법의 새로운 결합형 설계 방식에 의한 구현을 기술한다. SA기법은 8차 타원적분형 여파기, CG기법은 2극 등화기 각각의 회로 설계변수들의 값을 찾아내는데 이용된다. 측정결과는 설계된 부품의 spec.에 대하여 성능이 만족함과 설계기법의 타당성을 나타낸다.
In This paper, a pole-zero optimized design method for multi-layed planar interdigital stripeline linear group delay bandpass filter with tap input port is presented. As a design example, a four-pole group delay filter with center frequency of 2.14GHz, bandwidth of 160MHz, and group delay variation of ${\pm}0.1nS$ for LTCC technology or multilayerd PCB technology is designed. In the design process, as well the whole structure is not necessary to be simulated, and within three times of optimizing process we have good result as well. This design method could be useful for controlling error correction of manufacturing process as well as design stage.
본 논문에서는 Ku 대역 위성 중계기용 도파관형 협대역 채널 여파기를 설계, 제작하였으며 2단 반시형 등화기를 사용하여 대역 내에서의 군지연 및 진폭 변화를 최소화하였다. 주파수 선택도 규격을 만족시키기 위하여 채널 여파기는 8차 타원 응답형으로 설계하였으며 무게 및 부피 최소화를 위하여 여파기와 등화기 공히 원통형 공동의 TEl13 모드의 수직, 수평 편파를 이용하는 이중모드 공진기로 설계하였다. 제작한 채널 여파기와 등화기는 위성 중계기에 적용 가능한 성능을 나타내었다.
지상파 디지털 TV 방송 서비스를 위해 송신기에서는 인접 채널에 미치는 영향을 최소화하기 위해서 FCC에서 규정한 전송 신호에 대한 emission mask를 만족하도록 채널 필터를 사용한다. 이러한 채널 필터는 군지연과 크기 왜곡을 야기하는데, 이를 보상하기 위해서 전치등화기를 사용한다. 기존의 전치등화기는 모두 FIR 필터링에 근간을 두고 있었지만, 본 논문에서는 FIR 필터링을 사용하는 전치등화 방법을 제안한다. IIR 필터는 pole-zero 모델링 특성이 있어서 기존 FIR 필터를 이용하는 방법에 비해서 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있고 채별 필터의 왜곡뿐만 아니라 DTV 송신기 내에 존재하는 다양한 선형적인 계곡까지 보상할 수 있는 장점이 있다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 IIR 전치등화기가 FIR 전치등화기에 비해서 잔류 평균 자승 오차 측면에서 매우 우수함을 보인다.
본 논문에서는 각 통과대역이 군지연 등화된 두 개의 통과대역을 갖는 필터의 합성 방법에 관하여 언급하였다. 각 통과대역이 군지연 등화된 특성을 가지게 함으로써, 기존의 이중 통과대역 필터보다 디지털 데이터 전송에 있어서 비트 에러율(BER)을 감소시킬 수 있고, 군지연 변화를 등화시키기 위하여 외부 등화기가 별도로 필요하지 않다. 본 논문에서의 합성 방법 타당성 검증을 위하여 각 통과대역이 군지연 등화된 5차 타원 응답특성을 갖는 두 개의 통과대역을 갖는 10차 이중모드 필터를 합성하였다.
이동통신 중계기에 사용하는 SAW(Surface Acoustic Wave) 방식의 대역통과필터를 대체할 수 있는 5G 이동통신 중계기용 군 지연 특성이 개선된 크로스 커플링 등화기 구조를 결합한 캐비티 대역통과필터를 설계하고 이를 구현하였다. 3D EM 시뮬레이션 툴 (HFSS)을 이용하여 공진 주파수, 공진기 간 결합 계수와 공진기 사이 외부 품질 계수를 계산하였고, 이를 바탕으로 메탈 캐비티 구조로 주파수대역 3500MHz~3600MHz, 대역폭 97.85MHz로 대역 양쪽 가장자리 주파수(edge)단에서 20dB 이상의 감쇄 특성을 가지도록 12차 대역 통과 필터를 제작 하였다. 설계 제작한 대역통과필터는 5G 이동통신 표준에 요구하는 군 지연 시간 조건과 인-밴드, 아웃-밴드 주파수 응답을 만족하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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