• 한국광학회지
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• 제33권3호
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• pp.99-105
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• 2022

자유 공간 광통신 시스템에서 발생하는 대기 외란에 의한 광신호 변동을 억제하기 위하여 전광(all-optical) 자동 이득 조절(automatic gain controlled, AGC) 어븀 첨가 광섬유 증폭기(erbium-doped fiber amplifier, EDFA)를 활용할 때의 성능을 실험적으로 평가하였다. EDFA에 입력되는 광신호 입력을 -30 dBm과 -10 dBm으로 각각 설정하여 증폭기가 소 신호 영역과 포화 영역에서 동작할 때의 성능을 실험적으로 비교하였다. 이 때 광신호의 요동은 음향 광학 변조기(acousto-optic modulator, AOM)를 활용하여 구현하였다. 실험 결과로부터 EDFA가 소 신호 영역에서 동작하며, 피드백되는 증폭된 자발 방출(amplified spontaneous emission, ASE) 광 전력이 0 dBm으로 증폭기를 포화시킬 수 있는 경우에 가장 작은 광신호 요동 특성을 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.17-26
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• 2016

본 논문에서는 무선 통신 시스템 및 휴대용 비디오 처리 시스템과 같은 다양한 시스템 반도체 응용을 위한 12비트 60MS/s 0.18um CMOS Flash-SAR ADC를 제안한다. 제안하는 Flash-SAR ADC는 고속으로 동작하는 flash ADC의 장점을 이용하여 우선 상위 4비트를 결정한 후, 적은 전력 소모를 갖는 SAR ADC의 장점을 이용하여 하위 9비트를 결정함으로써 해상도가 증가함에 따라 동작 속도가 제한이 되는 전형적인 SAR ADC의 문제를 줄였다. 제안하는 ADC는 전형적인 Flash-SAR ADC에서 고속 동작 시 제한이 되는 입력 단 트랙-앤-홀드 회로를 사용하지 않는 대신 SAR ADC의 C-R DAC를 단일 샘플링-네트워크로 사용하여 입력 샘플링 부정합 문제를 제거하였다. 한편, flash ADC에는 인터폴레이션 기법을 적용하여 사용되는 프리앰프의 수를 절반 수준으로 줄이는 동시에 SAR 동작 시 flash ADC에서 불필요하게 소모되는 전력을 최소화하기 위해 스위치 기반의 바이어스 전력 최소화 기법을 적용하였다. 또한 고속 동작을 위해 SAR 논리회로는 TSPC 기반의 D 플립플롭으로 구성하여 범용 D 플립플롭 대비 논리회로 게이트 지연시간을 55% 감소시킴과 동시에 사용되는 트랜지스터의 수를 절반 수준으로 줄였다. 시제품 ADC는 0.18um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 1.33LSB, 1.90LSB이며, 60MS/s 동작 속도에서 동적성능은 최대 58.27dB의 SNDR 및 69.29dB의 SFDR 성능을 보인다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $0.54mm^2$이며, 1.8V 전원전압에서 5.4mW의 전력을 소모한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.1059-1066
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• 2005

본 논문은 피드포워드 전력 증폭기의 효율 개선을 위한 도허티 증폭기의 적용에 관한 연구이다. 성능 분석을 위하여 중심 주파수 2.14 GHz의 WCDMA 4FA신호를 인가하여 평균 출력 전력 15 W에서 측정하였다. 적용한 도허티 증폭기는 동급 class AB 증폭기와 비교하여 고효율 저선형성의 특성을 나타내며 효율 개선을 위하여 피드포워드 전력 증폭기(FPA)의 주 증폭기로 사용되었다. 특성 변화를 분석하기 위해 선형성과 효율 특성이 다른 2가지 종류의 도허티 증폭기를 적용하였으며 각각의 FPA들은 평균 출력 15 W에서 효율은 $2\%$ 이상의 개선을 보였지만 선형성은 1.5 dBc 이상 저하되는 특성을 나타냈다. 저하된 선형성을 개선하기 위하여 부가적으로 오차 루프의 결합 계수(CF)와 오차 증폭기의 용량을 변화시켰다. CF와 오차 증폭기의 용량 변화로 효율 개선과 높은 선형성을 얻을 수 있었고 도허티 증폭기가 35 dBc 이상의 선형성을 유지하면 부가적인 변화 없이 평균 출력 전력 15 W에서 $2\%$ 이상의 효율 개선과 충분한 선형성을 얻을 수 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.278-284
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• 1998

본 논문에서는 HDTV 응용을 위한 10b 저전력 CMOS A/D 변환기 (analog-to-digital converter : ADC) 회로를 제안한다. 제안된 ADC의 전체 구조는 응용되는 시스템의 속도와 해상도 등의 사양을 고려하여 다단 파이프라인 구조가 적용되었다. 본 시스템이 갖는 회로적 특성은 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 전원전압의 변화에도 일정한 시스템 성능을 얻을 수 있는 바이어스 회로의 선택적 채널길이 조정기법을 제안한다. 둘째, 고속 2단 증폭기의 전력소모를 줄이기 위하여 증폭기가 사용되지 않는 동안 동작 전류 공급을 줄이는 전력소모 최적화 기법을 사용한다. 넷째, 다단 파이프라인 구조에서 최종단으로 갈수록 정확도 및 잡음 특성 등에서 여유를 얻을 수 있는 점을 고려한 캐패시터 스케일링 기법의 적용으로 면적 및 전력소모를 감소시킨다. 제안된 ADC는 0.8 um double-poly double-metal n-well CMOS 공정 변수를 사용하여 설계 및 제작되었고, 시제품 ADC의 성능 측정 결과는 Differential Nonlinearity (DNL) ${\pm}0.6LSB$, Integral Nonlinearity (INL) ${\pm}2.0LSB$ 수준이며, 전력소모는 3 V 및 40 MHz 동작시에는 119 mW, 5 V 및 50 MHz 동작시에는 320 mW로 측정되었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제27권4호
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• pp.443-447
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• 2003

본 논문에서는 $0.2\mu\textrm{m}$ GaAs MODFET(modulation doped FET)를 이용하여 제작한 위성방송수신용 고성능 다운컨버터 MMIC에 관해서 보고한다. GaAs 화합물 반도체 기판상에 제작된 본 논문의 고집적 다운컨버터 MMIC는 싱글 밸런스 믹서, IF증폭기, 액티브형 버룬, 그리고 국부 발진기 주파수(LO) 신호의 누설전력 억제용 필터까지 한 칩에 내장하고 있다. 저잡음특성을 실현하기 위해서, 믹서의 소스부에 소스인덕터가 접속된 소스인덕터 피드백 회로형태의 믹서를 이용하였으며, 그 결과 잡음지수 4.8 dB의 초저잡음 다운컨버터 MMIC가 실현되었다. 이는 종래의 위성방송 수신용 다운컨버터 MMIC의 잡음지수보다 3 dB정도 낮은 수치이다. 그리고, 소비전력을 줄이기 위해 믹서에 대해서 저 LO입력 전력 설계를 수행하였고, 그 결과 믹서의 LO신호 입력부에 위치하는 LO 증폭기가 불필요하게 되었다. 이로인해 본 논문의 다운컨버터 MMIC에 대해서 175 mW(동작전압:5V, 소비전류:35mA)의 저소비전력 특성을 얻을 수 있었으며, 이는 종래의 위성방송 수신용 다운컨버터 MMIC의 소비전력의 70%에 해당한다. 더욱이, IF신호 출력단에서의 LO신호 누설전력을 억제하기 위해서, 스파이럴 인덕터 필터가 본 논문의 MMIC에 내장되었다. 그리고, 다운컨버터 MMIC 칩의 면적을 줄이기 위해, 믹서의 입력부의 X밴드 입력정합회로로서 MMIC 패키지 내부의 본딩 와이어를 이용하였다. 그 결과, $0.84{\times}0.9\textrm{mm}^2$의 초소형 MMIC가 제작되었다. 본 논문의 MMIC 칩 면적은 종래의 위성방송 수신용 MMIC의 50%이하이다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제41권2호
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• pp.81-86
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• 2016

Background: For positron emission tomography (PET) application, cadmium zinc telluride (CZT) has been investigated by several institutes to replace detectors from a conventional system using photomultipliers or Silicon-photomultipliers (SiPMs). The spatial and energy resolution in using CZT can be superior to current scintillator-based state-of-the-art PET detectors. CZT has been under development for several years at the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) to provide a high performance gamma ray detection, which needs a single crystallinity, a good uniformity, a high stopping power, and a wide band gap. Materials and Methods: Before applying our own grown CZT detectors in the prototype PET system, we investigated preliminary research with a developed discrete type data acquisition (DAQ) system for coincident events at 128 anode pixels and two common cathodes of two CZT detectors from Redlen. Each detector has a $19.4{\times}19.4{\times}6mm^3$ volume size with a 2.2 mm anode pixel pitch. Discrete amplifiers consist of a preamplifier with a gain of $8mV{\cdot}fC^{-1}$ and noise of 55 equivalent noise charge (ENC), a $CR-RC^4$ shaping amplifier with a $5{\mu}s$ peak time, and an analog-to-digital converter (ADC) driver. The DAQ system has 65 mega-sample per second flash ADC, a self and external trigger, and a USB 3.0 interface. Results and Discussion: Characteristics such as the current-to-voltage curve, energy resolution, and electron mobility life-time products for CZT detectors are investigated. In addition, preliminary results of gamma ray imaging using 511 keV of a $^{22}Na$ gamma ray source were obtained. Conclusion: In this study, the DAQ system with a CZT radiation sensor was successfully developed and a PET image was acquired by two sets of the developed DAQ system.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.353-353
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• 2008

Carbon nanotubes (CNTs) are attractive for field emitter because of their outstanding electrical, mechanical, and chemical properties. Several applications using CNTs as field emitters have been demonstrated such as field emission display (FED), backlight unit (BLU), and X-ray source. In this study, we fabricated a CNT cathode using transparent ultra-thin CNT film. First, CNT aqueous solution was prepared by ultrasonically dispersing purified single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in deionized water with sodium dodecyl sulfate (SDS). To obtain the CNT film, the CNT solution in a milliliter or even several tens of micro-litters was deposited onto a porous alumina membrane through vacuum filtration process. Thereafter, the alumina membrane was solvated by the 3 M NaOH solution and the floating CNT film was easily transferred to an indium-tin-oxide (ITO) glass substrate of $0.5\times0.5cm^2$ with a film mask. The transmittance of as-prepared ultra-thin CNT films measured by UV-Vis spectrophotometer was 68~97%, depending on the amount of CNTs dispersed in an aqueous solution. Roller activation, which is a essential process to improve the field emission characteristics of CNT films, increased the UV-Vis transmittance up to 93~98%. This study presents SEM morphology of CNT emitters and their field emission properties according to the concentration of CNTs in an aqueous solutions. Since the ultra-thin CNT emitters prepared from the solutions show a high peak current density of field emission comparable to that of the paste-base CNT emitters and do not contain outgassing sources such as organic binders, they are considered to be very promising for small-size-but-high-end applications including X-ray sources and microwave power amplifiers.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.813-822
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• 2009

본 논문에서는 1:2:2의 비대칭 3-stage 도허티 전력 증폭기의 동작을 살펴보고, Freescale사의 4 W, 10 W LDMOSFET을 이용하여 1 GHz에서 구현하였다. 두 번의 최대 효율 특성을 갖는 N-way 도허티 전력 증폭기와 비교 하였을 때, 비대칭 3-stage 도허티 전력 증폭기는 세 번의 최대 효율 특성을 갖도록 함으로써 백 오프된 출력 전력영역에서의 심각한 효율 저하를 극복할 수 있고, 주어진 변조 신호에서의 평균 효율을 최대화 할 수 있다. 효율 특성을 더욱 최적화하기 위해, 역 F급 전력 증폭기를 캐리어 및 피킹 전력 증폭기로 설계하였다. 또한, 적절한 로드모듈레이션 동작을 이끌어내기 위해, 포락선 추적 방법에 근거한 적응 게이트 바이어스 조절 신호를 두 개의 피킹 전력 증폭기에 인가하였다. 8.5 dB의 PAPR을 갖는 802.16e Mobile WiMAX 신호에 대해 제안된 비대칭 도허티 전력 증폭기는 36.85 dBm에서 55.46 %의 높은 효율 특성을 얻었고, -37.23 dB의 우수한 RCE 특성을 유지하였다. 본 논문에서는 처음으로 포화 증폭기와 적응 게이트 바이어스 조절 신호를 비대칭 3-stage 도허티 전력 증폭기에 적용하였으며, 이를 통해 기지국용 고효율 전력 송신기의 설계가 구현 가능함을 성공적으로 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.69-76
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• 2008

본 논문에서는 가속도 센서 및 자이로 센서 등과 같이 고해상도 및 작은 면적과 적은 전력 소모를 동시에 요구하는 센서 인터페이스 응용을 위한 12비트 1kS/s 65uA 0.35um CMOS 알고리즈믹 A/D 변환기 (ADC)를 제안한다. 제안하는 ADC는 재순환 기법을 이용한 알고리즈믹 구조를 사용하여 샘플링 속도, 해상도, 전력 소모 및 면적을 최적화하였으며, 일반적인 열린 루프 샘플링 기법을 적용한 버전1과 오프셋 및 플리커 잡음을 제거하여 동적 성능을 향상시키기 위해 닫힌 루프 샘플링 기법을 적용한 버전2로 각각 제작되었다. 또한 SHA와 MDAC 회로에는 스위치 기반의 전력 최소화 기법과 바이어스 공유 기법이 적용된 2단 증폭기를 사용하여 면적과 전력 소모를 최소화시켰다. 한편, 저전력, 소면적 구현을 위한 개선된 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하였으며, 시스템 응용에 파라 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um 2P4M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.78LSB, 2.24LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 1kS/s의 동작 속도에서 버전1, 버전2 각각 최대 60dB, 63dB 수준의 SNDR과 70dB, 75dB 수준의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 버전1, 버전2 각각 $0.78mm^2,\;0.81mm^2$ 이며 전력 소모는 2.5V 전원 전압과 1kS/s의 동작 속도에서 각각 0.163mW, 0.176mw이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.443-451
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• 2010

본 논문에서는 Band-III 지상파 디지털 멀티미디어 방송 수신용 저전력 CMOS RF 튜너 칩에 대해 기술한다. 제안된 RF 튜너 칩은 저전력의 소형 휴대단말기 개발에 적합한 Low-IF 수신 구조로 설계되었으며, 174~240 MHz의 RF 방송 신호를 수신하여 1.536 MHz 대역폭의 2.048 MHz IF 신호를 출력한다. RF 튜너 칩은 저잡음 증폭기, 이미지 신호 제거 믹스, 채널 필터, LC-VCO, PLL과 Band-gap 기준 전압 생성기 등의 모든 수신부 기능 블록들을 포함하고 있으며, 0.18 um RF CMOS 기술을 이용하여 단일 칩으로 제작되었다. 또한 전력 소모를 줄이기 위한 4단계 이득 가변이 가능한 저잡음 증폭기를 제안하였으며, Schmoock's 선형화 기법과 Current bleeding 회로 등을 이용하여 수신 성능을 개선하였다. 제작된 RF 튜너 칩의 이득 제어 범위는 -25~+88 dB, 잡음 특성(NF)은 Band-III 전체 대역에서 약 4.02~5.13 dB, 선형 특성(IIP3)은 약 +2.3 dBm 그리고 이미지 신호 제거비는 최대 63.4 dB로 측정되었다. 총 전력 소모는 1.8 V 단일 전원에서 약 54 mW로 우수하며, 칩 면적은 약 $3.0{\times}2.5mm^2$이다.