MOSFET 트랜지스터의 전기적인 특성 변화에 따른 Class-E RF 전력 증폭기의 신뢰성 특성을 분석하였다. Class-E 전력 증폭기에서 MOSFET는 높은 효율을 얻기 위해 스위치로 동작하며, 이로 인해 MOSFET가 off 되었을 때 드레인 단자에 높은 전압 신호가 발생한다. 회로가 동작함에 따라 높은 전압의 스트레스로 인하여 MOSFET의 문턱 전압은 증가하고 전자의 이동도는 감소하여 MOSFET의 드레인 전류는 감소하게 된다. Class-E 전력 증폭기에서 MOSFET의 전류가 감소하면 전력 효율 및 출력 전력은 감소하게 된다. 그러나 class-E 전력증폭기에서 작은 부하 인덕터를 사용할 경우 큰 인덕터를 사용하는 경우에 비 해 신뢰성 특성을 향상시킬 수 있다. 1mH의 부하 인덕터를 사용한 경우 $10^{7}$초 후에 드레인 전류는 46.3%가 감소하였으며, 전력 효율은 58%에서 36%로 감소하였다. 그러나 1nH의 부하 인덕터를 사용한 경우 드레인 전류는 8.89%, 전력 효율 59%에서 55%로 감소하여 우수한 신뢰성 특성을 보여주었다.
본 논문에서는 RF CMOS 180-nm 공정을 이용하여 무선 통신 기기에서 quad-band를 지원하기 위한 전력 증폭기를 설계하였다. 제안한 전력증폭기는 low-band인 0.9,1.8,2.4 GHz 와 high-band인 5 GHz 로 구성되어있으며, 각각 입력 정합회로에서는 스위치를 사용하지 않는 구조를 제안하였다. 그리고 최대 선형 전력 확보를 위해 출력 정합회로는 각 주파수 대역에서의 전력 정합지점으로 임피던스 변환을 진행하였다. 제안한 전력증폭기는 무선 통신 변조 신호를 사용하여 검증하였다. Long-term evolution(LTE) 10 MHz 변조 신호를 이용하여 0.9 GHz 및 1.8 GHz 를 측정하였으며, 이때 출력 전력은 각각 23.55 dBm 및 24.23 dBm으로 측정 되었고, 20 MHz 변조 신호를 사용한 경우, 1.8 GHz에서 출력 전력 22.24 dBm 이 측정되었다. Wireless local area network(WLAN) 802.11n 변조 신호를 이용하여 2.4 GHz 및 5.0 GHz 대역을 측정하였으며, 출력 전력은 20.58 dBm 및 17.7 dBm으로 확인되었다.
900 MHz 대역의 ISO-18000-6B형 표준의 수동형 RFID 리더용 트랜시버를 개발하였다. 송신부의 ASK 변조회로는 GaAs SPST 스위치를 이용하여 고속 저전력 변조 회로로 구성하였으며, 수신부에서는 이중 평형 믹서와 비교기를 이용하여 복조회로를 구성하였다. LO 신호에 대한 우수 고조파 성분들을 억압하고 수신기의 선형성을 향상시키기 위하여 연산 증폭기를 이용한 복조회로와 전압 플로워 및 비교기를 사용하여 회로의 복잡성을 개선하였다. 개발된 트랜시버는 $900{\sim}916\;MHz$ 대역에서 6 dBi의 상용 안테나를 사용하여 5 m의 인식 거리를 얻었다.
In this paper, a novel tunable bandpass filter using tunable series inductors and MEMS switches for wireless LAN applications was proposed. The proposed tunable filter was fabricated using a micromachining technology and performances of the fabricated filter were estimated. The filter consists of spiral inductors, MIM capacitors and direct-contact type MEMS switches, and its frequency tunability is achieved by changing the inductance that is induced by ON/OFF actuations of the MEMS switches. The actuation voltage of the MEMS switches was 58 V, and the measured center frequencies were 2.55 GHz and 5.1 GHz, respectively. The passband insertion loss and 3-dB bandwidth were 4.2 dB and 22.5 % at 2.55 GHz, and 5.2 dB and 23.5 % at 5.1 GHz, respectively.
논문에서는 전자파(EMFs) 측정을 위한 광대역 3축 등방성 안테나를 설계 및 제작하였다. 제안된 3축 안테나의 각축에 따른 개별 안테나는 등방성 특성을 가지며, 임의의 안테나 축을 선택하기 위하여 RF 스위치를 사용하였다. 또한, 안테나의 이득 개선 및 잡음성분을 억제하기 위하여 각 축에 저항을 삽입하였고, 각 다이폴 안테나의 포트 임피던스는 발룬을 사용하여 정합하였다. 안테나의 성능 검증을 위하여, 표준전자기장을 만들어주는 GTEM Cell를 사용하여 antenna factor 및 수신감도를 도출하였다. 결과적으로, 제작된 3축 등방성 안테나는 0.03~3 GHz의 넓은 동작주파수 범위 내에서 수신감도 0.12~4.2 mV/m, VSWR(typical)은 3.3:1 이하이다.
In this work, we present the comparison between $d_{31}\;and\;d_{33}$ mode characterization using the PZT micro-actuator for large displacement. The PZT micro-actuator consisted of Si, PZT, and Pt layer on SOI wafer. The electrode shapes were laminated and interdigitated for $d_{31}\;and\;d_{33}$ mode, respectively. In order to characterize the actuation mode, we measured the displacement using laser interferometer. The maximum displacement of d31 mode was $12.2{\mu}m$ at 10V, the actuation characterization of d31 was better than that of d33 mode. We estimated that displacement of d33 mode would be larger than that of d31 above 30V.
표적의 산란 측정을 위한 레이다 시스템에서 원하는 표적만의 정확한 주파수 특성을 추출하는 방법에 대 하여 연구하였다. 네트웹 분석기와 안테나 사이의 송수선단에 RF 스위치를 이용한 펄스 회로를 구성하였고 X 밴드에서의 구의 반사를 측정하였다. 실험 결과 단일 안테나 시스댐에서 문제가 되는 내부 회로와 안테나 의 반사 및 기타 불필요한 주변 선호들을 제거할 수 있음을 볼 수 있었다 안테나의 반사가 60dB 이상 감소 하며 선호 대 잡음비도 크게 향상되었다. 이와 같이 얻어진 주파수 데이터를 계산적으로 선호 처리를 하여 원하는 표적만의 주파수 득성을 뽑아내었다. 그 결과는 구의 이론적인 특성과 일치함을 보여준다. 이러한 방법들은 compact range에서의 RCS 측정과 분산 표적의 역산란 계수 측정에 직접 적용될 수 있다
DGS 구조의 RF 소자 부품 개발에 응용하기 위해서는 DGS 구조의 대한 정확한 모델링과 등가회로 파라미터의 추출방법에 대한 연구가 선행되어야 한다. 기존의 연구에서는 집중정수소자 모델링 방법이 연구되어 필터, 스위치 통과 같은 RF 및 마이크로파대 부품에 대한 응용사례가 발표되었다. 그러나 다른 부품들과 결합되는 복합적인 DGS구조를 이용한 소자의 개발 시 기존에 제시되었던 집중정수 소자를 이용한 2-포트 등가 모델링 방법의 적용은 위상이나 전기적 길이의 정보와 같은 물리적인 의미를 표현하기에는 부족한 단점이 있었다. 또한 집중정수 소자를 이용한 2-포트 모델의 단점 중 하나는 등가모델로부터 DGS 식각면의 물리적 크기를 결정하기가 어렵다는 점이다. 물론 특정기판의 정보를 갖는 DGS 구조의 식각의 크기의 변화에 따른 반복적 전자장 시뮬레이션의 결과 데이터로부터 식각 치수의 결정이 가능하나 시간 및 많은 노력이 필요하였다. 따라서 본 논문은 다른 부품과의 결합에 따른 DGS 접지면의 전기적 특성 정보의 추출과 다른 주파수 대역에서의 등가회로 응용성에 대한 문제점을 해결하기 위해서 DGS의 구조적 접근 방법으로 새로운 모델링 방법을 제안하였다.
본 논문에서는 2.3GHz 주파수대역의 휴대무선인터넷 하향 주파수 변환기를 설계 및 제작하였다. 수신기에서 발생할 수 있는 문제점의 최소화 목적으로 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)를 부가하게 되었다. 또한, 2.3GHz 대역이 75MHz로 하향 과정에서 손실을 최소화하고, 변환 효율을 높이고, 안정적인 특성을 발휘할 수 있도록 우수한 주파수 특성을 가진 소자를 사용하였다. 휴대무선인터넷 중계기는 TDMA(Time Division Multiplexing Access)방식을 사용하기 때문에 RF 스위치가 사용되었다. 제작 사양인, 입력전압 +8V 에서 1.2A의 전류를 소비, 60dB의 이득과 2.5dB 이하의 잡음지수, 입출력 전압정재파비(Voltage Standing Wave Ratio) 1.5이하, 혼변조 왜곡(Inter Modulation Distortion) 60dB 이상을 만족하였다. 환경 조건($-20^{\circ}C{\sim}70^{\circ}C$)에서 장시간의 신뢰성 시험을 통과하여, 제작된 휴대무선인터넷 RF 하향 변환기는 휴대무선인터넷 중계기에 적용 가능하다.
기지국 및 중계기를 통한 다양한 무선 통신 서비스 및 통화품질 개선을 위해서는 사용 환경과 계절 및 시간대에 따른 전파의 특성과 차량 및 고객의 유동 특성 등을 감안한 기지국 안테나의 셀 영역 제어가 필요하다. 본 논문은 사용 환경 조건에 따라 특정 방향으로 지향 이득을 제어하여 빔 스캔 특성을 얻을 수 있는 이중 대역 기지국 안테나 시스템을 제안하고 이를 구현하였다. 제작된 안테나의 방사부는 5.8GHz 대역의 ITS용 $1\times3$ Sub-Array 2개와 2.3GHz 대역의 WiBro용으로 Single 방사소자 2개로 구성된다. 각각은 ITS용 13dBi, WiBro용 12dBi의 이득을 얻었다. RF Mdodule은 스위치, 증폭기, PAD, 3-Bit 위상천이기, Power Divider로 구성했다. 위상은 $45^{\circ},\;90^{\circ},\;180^{\circ}$의 3-Bit 위상 천이기를 사용함으로써, 빔 스캔 범위는 ITS용으로 $0^{\circ}$에서 최대 $19^{\circ}$까지, WiBro용으로 $0^{\circ}$에서 최대 $45^{\circ}$까지 전자식 제어가 가능하도록 설계하였고, 제작 측정하여 설계치와 비교 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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