최근 무선통신 분야의 급속한 성장은 양적인 성장에 이어 보다, 고품질의 서비스를 요구하게 되었다. 무선통신 환경에서는 전파강도의 부족으로 전파가 도달할 수 없는 음영지역이 발생하게 되는데 이러한 음영지역까지 통신이 가능하도록 하기위해 기지국으로부터 받은 신호를 재증폭하는 중계기를 사용한다. 이때 중계기의 수신단과 송신단 간의 격리도가 충분히 확보되지 않으면 발진이 일어나 서비스 품질을 떨어뜨리게 된다. 본 논문에서는 중계기에서 신호를 효율적으로 전송하기 위해 수신안테나와 송신안테나 사이의 격리도를 개선할 수 있는 방법으로 반사판의 사용과 홈(groove) 기법, 안테나의 편극을 이용하여 1900MHz PCS 대역에서 50dB 이상의 격리도를 확보할 수 있음을 보인다.
본 논문은 동축 공동 공진기를 이용한 레인센서를 설계하고 제작한다. 선형적으로 빗방울을 감지할 수 있는 레인센서는 전압 제어 발진기 (VCO), 동축 공동 공진기, RF 스위치, RF 검출기, A / D 컨버터, DAC 및 마이크로 컨트롤러로 구성되었다. 설계된 레인 센서의 작동 주파수 범위는 2.5GHz ~ 3.2GHz이며, 입력 전압과 전류 소스는 24 [V / DC]와 1 [A]이다. 설계된 센서 회로는 VCO, RF 스위치, 고주파수 3GHz에서 소자의 주파수 특성을 변화시키는 RF 검출기를 포함한다. 센서 회로의 주파수 특성에 대한 오차를 교정한다. 이를 위해 공진기에 신호를 보내지 않고 RF 검출기로 신호를 직접 전달하는 기준 경로를 만든다. 시뮬레이션 및 측정 결과에 따르면 시뮬레이션된 공진기 주파수와 제작된 공진기 주파수 사이에 0-50MHz 차이가 있음을 알 수 있다.
본 논문에서는 W-CDMA 이용한 10 [MHz]의 채널 대역폭을 갖는 다중채널 무선가입자망 단말기용 RF-모듈을 설계 제작하였다. RF-모듈은 송수신전단, 주파수합성기, 변복조기 및 전력제어회로로 구성하였다. 제작한 RF-모듈에 대한 시험결과 송신전력은 250 [mW], 통과대역내의 진폭과 위상왜곡을 측정한 전력의 평탄도는 ${\pm}1.5[dB]$를 얻었다. 또한 송신시 확산신호의 Chip Rate는 8.312 [Mcps]를 얻었고, 주파수합성기에 대한 측정결과는 RF 대역과 변복조를 위한 국부발진신호 주파수는 설계규격을 만족하였다. 수신전계강도특성과 AGC의 동작범위는 모두 60 [dB]로 만족하였고, RF-모듈과 기저대역과의 연동여부를 확인하기 위해 페이저도와 눈패턴을 측정한 결과 좋은 결과를 얻었다.
본 논문에서는 X-Band 모노펄스 레이더 RF 프론트 엔드에서 국부발진 신호를 동일 진폭, 동일 위상으로 분배하는 도파관 천이 구조를 갖는 4-Way 윌킨슨 분배기 설계에 대해 연구하였다. X-Band에서 동작하는 모노펄스 레이더 프론트 엔드는 합, 방위각 및 고각 신호를 하강변환 하는 3개의 도파관 수신믹서와 체계 연동시 X-Band 시험신호를 발생하는 SSB 도파관 믹서로 구성된다. 프론트 엔드를 구성하는 각 믹서에 국부발진(LO : Local oscillator) 신호를 입력하기 위해서는 저 손실 특성을 가지면서 동일 전력 레벨과 동 위상으로 LO 전력을 분배하는 4-Way 분배기가 요구된다. 본 논문에서는 저 손실, 동위상으로 LO 신호를 분배하기 위해 도파관 천이 구조를 갖는 4-Way 윌킨슨 분배기를 설계/제작 하였다. 제작된 윌킨슨 전력 분배기는 X-Band에서 삽입손실이 평균 6.8dB, VSWR은 1.06~1.28였으며, 이때 각 단자 출력 위상차는 최대 4.5도 이내를 유지하였다.
본 논문은 적층된 칩 사이의 3차원 대역 통과 무선 통신 인터페이스를 제안한다. 제안 방법은 적층된 칩 사이의 작은 커패시턴스를 포함한 3차원 공진기를 이용하여 자주 주파수 발진기(free running oscillator)를 구성하고, 이 발진기를 진폭 변조하여 추가적인 정합회로 없이 수신단에서 포락선 검파를 통해 신호를 검출한다. 제안 방법을 검증하기 위해 110 nm CMOS 공정을 사용하여 송수신 칩을 설계하고, 제작하여 50 ${\mu}m$ 두께의 칩 사이에 2 Gb/s의 데이터 전송 속도를 확인하였다. 제작한 칩은 동작전압 1.2 V를 사용하며, 송수신 칩을 합하여 4.32 mW의 전력을 소모한다. 칩의 크기는 송신단은 0.045 $mm^2$이고, 수신단은 0.029 $mm^2$이다.
전계 흡수 변조기가 집적된 이중 전극 분포 궤환형 레이저를 사용하여 광신호의 변조 응답 향상을 실현하였다. 이 중 전극 구조의 분포 궤환형 반도체 레이저는 자려 펄스 발진 현상으로 인해 수 기가 헤르쯔의 모드 간격을 가진 다중 광모드 발진 현상을 보인다. 이 현상을 이용하여 RF 신호에 대한 광원의 변조 특성을 6 GHz 변조 신호에 대하여 약 20 dB 향상 시켰으며, 이러한 변조 성능 향상에 대하여 7 GHz의 주파수 가변 영역을 얻었다.
Software Defined Radio(SDR)에서는 ADC를 안테나 가까이에 위치시키는 것을 목표로 하고 있다. 하지만 실제 RF 대역의 신호를 ADC를 이용해 디지털화 하는 방법은 아직 어렵다. 그래서 RF 대역의 신호를 IF 대역으로 하향 변환 후 샘플링을 하는 방법이 연구되고 있다. 이런 방법의 하나로, Sub-Sampling 방식은 발진기 없이 RF 대역의 신호를 IF로 변환할 수 있는 방법이다. Sub-Sampling 방법을 이용한다면 2개 이상의 밴드를 하향 변환할 수 있지만, RF 필터의 성능으로 인해 하향 변환된 신호간에 간섭이 작용할 수 있어 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 time division multiplexing(TDM) 방식을 이용해 2개 이상의 신호를 시간적으로 분리시킴으로써 RF 필터의 좋지 않은 성능으로 인해 발생할 수 있는 신호간 간섭을 피할 수 있는 방법을 제안한다. 이 방식은 샘플앤홀더에서 두 신호에 대한 시간적 분리와 Sub-Sampling을 동시에 구현함으로써 하드웨어적인 큰 변화 없이 신호를 수신할 수 있다.
Digital radio frequency memory (이하 DRFM)은 입력되는 RF신호를 저장 후 필요한 시점에 입력된 RF신호로 복원하여 출력하는 기능을 가진 장치로써 Jammer, EW시뮬레이터, Target Echo Generator[1] 등 사용되는 분야가 광범위하다. 본 논문에서는 고주파 입/출력모듈, 국부 발진모듈로 구성된 고주파부와 디지털 처리부로 이루어진 DRFM의 하드웨어적 구현 방안을 제안한다. 그리고 펄스형태의 RF신호를 양자화하는 ADC(A/D conversion), 이 데이터를 저장하고 재생신호를 생산하는 FPGA와 RF 신호를 생산하는 DAC(D/A conversion)로 구성되는 디지털 처리부에서 복제된 신호 생성방안을 제안한다. 이렇게 제안된 방안을 적용하여 제작한 후 모의 신호를 입력하여 얻은 시험결과를 통하여 이 제안방안의 타당성을 확인한다.
In this paper, we present the simulation results of multi-layer VCO(voltage controlled oscillator), which is composed of resonator, oscillator, and buffer circuit, using EM simulator and nonlinear RF circuit simulator. EM simulator is used for obtaining the EM(Electromagnetic) characteristics of conductor pattern as well as designing the multi-layer VCO. Obtained EM characteristics were used as real components in nonlinear RF circuit simulation. Finally the overall VCO was simulated by the nonlinear RF circuit simulator. The material for the circuit pattern was Ag and the dielectric was DuPont 951AT, which will be applied for LTCC process. The structure of multi-layer VCO is constructed with 4 conducting layer. Simulated results showed that the output level was about 4.5 [dBm], the phase noise was -104 [dBc/Hz] at 30 [kHz] offset frequency, the harmonics -8 dBc, and the control voltage sensitivity of 30 [MHz/V] with a DC current consumption of 9.5 [mA]. The size of VCO is $6{\times}9{\times}2$ mm(0.11[cc]).
본 논문은 마이크로웨이브 수신기 구성을 위한 광대역 RF 증폭기를 설계 및 제작하였다. 제안한 광대역 RF 증폭기는 수신된 신호의 안정적인 증폭을 위하여 소스단자에 연결되는 비아까지 EM설계를 하였으며, 능동소자의 소오스(Source) 측이 이상적인 접지(GND)로 동작함에 따라 발진하는 요소를 최소화 하여 광대역에서 일정한 이득 특성 및 안정적인 증폭특성을 얻도록 하였다. 상용 GaAs FET를 사용하고, 광대역 마이크로웨이브 수신기의 IF 주파수 대역인 720 MHz, 4,595 MHz와 6,035 MHz에서 동작하도록 입력 및 출력 정합회로를 구성하였다. 제작 및 측정결과 500 MHz ~ 7 GHz의 광대역 특성을 나타내었으며, 전압이득은 737.5 MHz에서 6.0575 GHz까지 10.635 dB ~ 13.129 dB, 기본파와 제2차 고조파 사이에서 20 dBc 이상의 고조파 억압특성을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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