Andre, Marc-Olivier;Kinion, Darin;Clarke, John;Muck, Michael
한국초전도학회:학술대회논문집
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한국초전도학회 2000년도 High Temperature Superconductivity Vol.X
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pp.2-6
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2000
We have developed an extremely sensitive radio frequency amplifier based on the dc superconducting quantum interference device (dc SQUID). Unlike a conventional semiconductor amplifier, a SQUID can be cooled to ultra-low temperatures (100 mK or less) and thus potentially achieve a much lower noise temperature. In a conventional SQUID amplifier, where the integrated input coil is operated as a lumped element, parasitic capacitance between the coil and the SQUID washer limits the frequency up to which a substantial gain can be achieved to a few hundred MHz. This problem can be circumvented by operating the input coil of the SQUID as a microstrip resonator: instead of connecting the input signal open. Such amplifiers have gains of 15 dB or more at frequencies up to 3 GHz. If required, the resonant frequency of the microstrip can be tuned by means of a varactor diode connected across the otherwise open end of the resonator. The noise temperature of microstrip SQUID amplifiers was measured to be between $0.5\;K\;{\pm}\;0.3\;K$ at a frequency of 80 MHz and $1.5\;K\;{\pm}\;1.2\;K$ at 1.7 GHz, when the SQUID was cooled to 4.2 K. An even lower noise temperature can be achieved by cooling the SQUID to about 0.4 K. In this case, a noise temperature of $100\;mK\;{\pm}\;20\;mK$ was achieved at 90 MHz, and of about $120\;{\pm}\;100\;mK$ at 440 MHz.
Muck, Michael;Ande, Marc-Olivier;Kinion, Darin;Clarke, John
Progress in Superconductivity
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제2권1호
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pp.1-5
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2000
We have developed an extremely sensitive radio frequency amplifier based on the dc superconducting quantum interference device (dc SQUID). Unlike a conventional semiconductor amplifier, a SQUID can be cooled to ultra-low temperatures (100 mK or less) and thus potentially achieve a much lower noise temperature. In a conventional SQUID amplifier, where the integrated input coil is operated as a lumped element, parasitic capacitance between the coil and the SQUID washer limits the frequency up to which a substantial gain can be achieved to a few hundred MHz. This problem can be circumvented. by operating the input coil of the SQUID as a microstrip resonator: instead of connecting the input signal between the two ends of the coil, it is connected between the SQUID washer and one end of the coil; the other end is left open. Such amplifiers have gains of 15 dB or more at frequencies up to 3 GHz. If required, the resonant frequency of the microstrip can be tuned by means of a varactor diode connected across the otherwise open end of the resonator. The noise temperature of microstrip SQUID amplifiers was measured to be between 0.5 K $\pm$ 0.3 K at a frequency of 80 MHz and 1.5 K $\pm$: 1.2 K at 1.7 GHz, when the SQUID was cooled to 4.2 K. An even lower noise temperature can be achieved by cooling the SQUID to about 0.4 K. In this case, a noise temperature of 100 mK $\pm$ 20 mK was achieved at 90 MHz, and of about 120 $\pm$ 100 mK at 440 MHz.
As wireless power transfer (WPT) technology using strongly coupled electromagnetic resonators is a recently explored technique to realize the large power delivery and storage without any cable or wire, this technique is required for diffusion of electric vehicles (EVs) since it makes possible a convenient charging system. Typically, since the normal conducting coils are used as a transmitting coil in the CPT system, there is limited to deliver the large power promptly in the contactless EV charging system. From this reason, we proposed the combination CPT technology with HTS transmitting antenna, it is called as, superconducting contactless power transfer for EV (SUWPT4EV) system. As the HTS coil has an enough current density, it can deliver a mass amount of electric energy in spite of a small scale antenna. The SUCPT4EV system has been expected as a noble option to improve the transfer efficiency of large electric power. Such a system consists of two resonator coils; HTS transmitting antenna (Tx) coil and normal conducting receiver (Rx) coil. Especially, the impedance matching for each resonator is a sensitive and plays an important role to improve transfer efficiency as well as delivery distance. In this study, we examined the improvement of transmission efficiency and properties for HTS and copper antennas, respectively, within 45 cm distance. Thus, we obtained improved transfer efficiency with HTS antenna over 15% compared with copper antenna. In addition, we achieved effective impedance matching conditions between HTS antenna and copper receiver at radio frequency (RF) power of 370 kHz.
이 논문에서 Ni-Zn 페라이트 코어와 칩캐패시터를 이용하여 제작한 주기적인 연결구조에서 발생하는 자기유도파(magneto-inductive wave)에 대한 실험적 결과를 보고 한다. 주기적 연결구조는 동일한 공진주파수를 가진 LC공진기(LC resonator)로 되었으며, 개별 공진기는 도선과 칩캐패시터로 구성되었다. 인접하는 공진기들은 패라이트코어를 통해서 자기적으로 결합되었다. 제작된 주기적 구조의 특성을 검토하기 위해서 네트워크 아날라이저를 이용한 S-파라미터를 분석하여 신호전송특성을 평가하였다. 5개의 LC공진기를 1차원적으로 연결하여 제작한 주기구조의 신호전송 중심주파수는 32 MHz~38 MHz였으며, 이는 인가자계의 크기에 의해서 조정할 수 있었다.
본 논문에서는 새로운 구조의 사각 링과 깍지 낀 용량성 급전구조를 이용한 마이크로스트립 패치 대역통과필터를 설계 및 제작하였다. 필터의 크기를 줄이고 IEEE 802. 11에 부합하는 Wireless LAM영역(2.45GHz and 5.2GHz)에서 동작할 수 있도록 하기 위해서 패치 구조에 서 변형된 사각 링과 깍지 낀 용량성 급전구조를 적용하였다. 그 결과 설계와 제작이 간단하여 RF(Radio Frequency) 필터로 많이 사용되고 있는 병렬 끝단 결합 마이크로스트립 대역통과필터(Parallel Edge-coupled Microstrip Bandpass Filter)의 최소 단수로 계산되어진 회로에 비하여 60%이상의 크기 감소 효과를 가져왔다. 제작된 필터의 측정 결과, 중심주파수는 2.408GHz와 5.075GHz로 약간씩 하향되었으며, 입력 반사계수는 2.408GHz에서 -39.169dB, 5.075GHz에서 -40.922dB를 나타내었으며, 삽입손실은 2.408GHz에서 -0.437dB, 5.075GHz에서 -1.669dB로 매우 좋은 특성을 얻었다.
5.2GHz 중심 주파수를 갖는 Bragg reflector형 FBAR를 제작하여 주파수 응답 특성을 측정하고, 공진기 구조에서 각 층의 탄성 손실(acoustic loss)을 고려한 주파수 응답의 수치적 계산을 통해서 그 특성을 분석하였다. W과 $SiO_2$쌍을 선택하여 RF sputtering법으로 총 9층의 Bragg reflector를 제작하였고, 공진기의 압전층으로 pulsed dc 전원에 의한 sputtering법으로 AlN과 Al 전극을 증착하여 제작하였다. 제작된 공진기의 반사손실( $S_{11}$)은 중심주파수 5.38GHz에서 12dB이었고 직렬 공진 주파수( $f_{s}$)는 5.376GHz, 병렬 공진 주파수 ( $f_{p}$)는 5.3865GHz로 관찰되었다. 공진기의 성능지수인 유효 전기기계결합계수( $K_{ef{f^2}}$)값이 약 0.48%, 품질계수 ( $Q_{s}$) 값이 411이었다. 수치적으로 계산된 주파수 응답 특성으로부터 AlN 박막의 acoustic 상수들과 Bragg reflector의 반사계수를 도출한 결과 AlN 박막의 material acoustic impedance와 wave velocity는 AlN 고유의 값보다 감소되었으며, AlN 박막의 전기기계 결합계수( $K^2$)값은 c축 배향성 저하에 의해 매우 작은 값(0.49%)을 가졌다. 주파수 대역에서 Bragg reflector의 반사계수는 약 0.99966으로 계산되었으며 약 2.5 GHz에서 9.5 GHz까지의 넓은 반사대역을 나타내었다.다.었다.
This study realized low-temperature crystallization process of the $Ba_{0.6}Sr_{0.4}TiO_3$ (BST) thin films without thermal damage of substrate using excimer laser annealing (ELA) and structural and electrical characteristics were investigated. The amorphous BST thin films were prepared on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrate by sol-gel method at $250^{\circ}C$. The ELA was carried out using KrF excimer laser which provided excitation wavelength of 248 nm. The beam homogenizing system was used in order to homogenize beam shape of Gaussian fit. The XRD and SEM were used to analyze structural characteristics and the microwave capacitance, dielectric loss and tunability of the BST films were measured by a symmetrical stripline resonator method with shorted end. Consequently, the crystallinity of BST thin films were improved after ELA process and RF tunable capacitor was demonstrated at low temperature below $300^{\circ}C$.
본 논문은 1 V 미만의 전원 전압에서 저 위상잡음을 갖는 발진 신호의 발생에 적합한 차동 콜피츠 전압제어 발진기 (VCO: Voltage Controlled Oscillator) 회로를 제안한다. 제안된 회로는 전류원으로 인덕터를 사용함으로써 1 V 미만의 전원 전압에서 저 위상잡음의 발진을 보다 용이하게 한다. 공진기 손실을 보다 줄이기 위하여 단일 콜피츠 발진기의 두 개의 궤환 커패시터 중의 하나를 바렉터 (varactor)로 대체하였다. $0.18{\mu}m$ RF CMOS 기술을 사용하는 포스트 레이아웃 (post-layout) 시뮬레이션 결과는 0.6 V에서 0.9 V 사이의 전원 전압에서 제안된 회로가 1MHz 오프셋 주파수에서 나타내는 위상잡음은 널리 알려진 교차 결합 전압제어 발진기의 위상잡음보다 적어도 7 dBc/Hz 이상 낮음을 보여준다.
본 논문은 집중 소자 캐패시터와 접지를 사용하여 평행 결합 선로 필터의 새로운 소형화 기법을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 기법은 설계와 제작이 간단하여 RF(Radio Frequency) 필터로 많이 사용되고 있는 평형 결합선로 필터를 소수의 캐패시터와 접지만을 이용하여 필터의 크기를 임의의 길이로 줄일 수 있는 기법이다. 본 논문은 기존의 단일 전송 선로와 평행 결합 선로의 소형화 기법을 평행 결합 선로 필터에 적용하였으며, 접지를 이용해 소형화에 사용될 캐패시터의 개수를 줄이는 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 기법은 필터의 소형화와 더불어 집중소자 캐패시터를 사용함으로 인해 필터의 고조파 특성이 개선되며 이로 인해 고주파 영역의 차단 특성이 개선되는 장점이 있다. 제안된 소형화 기법에 대한 검증을 위해 Duroid($\varepsilon$$_{r}$=10)기판을 사용하여 셀룰러폰 대역인 900 MHz 대역의 FBW(Fractional Band Width) 10 %의 필터를, 제안한 기법을 적용하여 공진기의 길이를 λ/4로 줄인 헤어핀 형태로 제작 및 측정하여 제안된 기법의 타당성을 확인하였다..
본 논문에서는 X-대역(8~12 GHz) 응용을 위한 광대역 전파 흡수체를 제안하였다. 제안된 흡수체 unit cell 구조는 슬롯과 슬릿을 포함하는 공진기, 뒷면의 도체판, $8.5{\times}8.5{\times}0.5mm^3$의 크기를 갖는 Taconic RF-30(${\varepsilon}_r=3$, $tan{\delta}=0.0014$) 기판으로 이루어져 있다. 제안된 흡수체는 9.83 GHz와 10.37 GHz에서 공진이 발생하는 이중 공진 특성을 갖는다. 제안된 흡수체 구조의 동작 원리를 검증하기 위하여 각각의 공진주파수에서 unit cell 구조의 표면 전류 분포를 분석하였다. 제안된 흡수체의 성능을 확인하기 위하여 $20{\times}20$개의 unit cell 배열 시제품을 제작하였다. 측정 결과, 최대 흡수율을 갖는 지점에서 모두 99 % 이상의 흡수율이 측정되었으며, 측정된 full-width at half-maximum(FWHM) 대역폭은 1.1 GHz(9.51~10.61 GHz)이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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