본 논문에서는 d33 모드로 구동하여 우수한 성능을 가지는 RF-MEMS 스위치의 구현을 위한 희생층과 구조층의 조합으로서 DLC와 포토레지스트를 제안하였다. 포토레지스트의 경화현상을 방지하기 위하여 DLC 구조층은 상온에서 RF-PECVD 방법을 이용하여 증착하였다. 그리고 PZT 압전층은 RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 상온에서 구조층 위에 증착하였으며, 희생층의 제거 후 결정화를 위하여 급속 열처리 (RTA) 장비를 이용하여 후 열처리하였다. PZT의 결정화 과정과 DLC의 기계적 성질의 변화를 다양한 온도조건에 따라 분석한 결과 DLC는 PZT의 결정화 온도까지 영률과 강도면에서 우수한 특성을 나타냄을 확인하였다. 또한 포토레지스트를 사용함으로서 공정을 단순화하고 낮은 비용으로 제작이 가능하였다.
본 논문에서는 서로 다른 길이의 광섬유 지연선로를 광 2${\times}$2 MEMS 스위치로 선택하여 위상 배열 안테나의 각 안테나 소자에 급전되는 RF 신호의 위상을 고속으로 제어할 수 있는 광 실시간 지연선로의 구조를 제안하였다. RF 신호의 주사 방향이 8개인 10 GHz 선형 위상 배열 안테나용 광 실시간 지연선로를 구현하였으며, 실험 결과 최대 시간 지연 오차가 0.2 ps이하, 즉 최대 주사 각 오차 0.84$^{\circ}$로 측정되었다. 또한 제안된 실시간 지연선로에 의해 구동되는 8개의 마이크로 스트립 패치 안테나 소자로 구성된 10 GHz용 선형 위상배열 안테나를 설계하였고, 시뮬레이션을 이용하여 이 안테나의 방사 패턴을 분석하였다.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제5권3호
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pp.164-168
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2016
A low insertion-loss, high-isolation switch based on single pole double throw (SPDT) for a 2.4GHz Bluetooth low-energy transceiver is presented in this paper. In order to increase isolation, the body floating technique is implemented. Based on characteristics whereby the ratio of the sizes of the shunt and the series transistors significantly affect the performance of the switches, the device sizes are optimized. A simple matching network is also designed to enhance the insertion loss. Thus, the SPDT switch has high isolation and low insertion loss without increasing the complexity of the circuit. The proposed SPDT is designed and simulated in a complementary metal-oxide semiconductor 65nm process. The switch has a $530{\mu}m{\times}270{\mu}m$ area and achieves 0.9dB, 1.78dB insertion loss and 40dB, 41dB isolation of transmission, reception modes, respectively.
본 논문에서는 다이폴과 루프 안테나가 결합된 빔 조향(steering) 재구성(reconfigurable) 안테나를 제시하였다. 본 안테나는 다이폴(dipole)과 루프(loop) 두 안테나가 결합하였을 때, 특정 비율에서 빔 방사 방향이 서로 상쇄되거나 보상되는 특성을 이용한 빔 조향 안테나이다. 본 안테나는 구조적으로 비교적 간단한 평판형 안테나이며, 안테나 상에 두 개의 스위치를 이용하여 안테나의 xy-평면상에서 서로 다른 세 개의 빔 방향을 갖도록 설계되었다. 본 논문에서는 우선 스위치를 이용한 빔 조향의 가능성을 확인하기 위하여 2개의 가상의 스위치(line 연결)를 이용하였으며, 두 개의 스위치 on/off 상태에 따라, 최대 빔 방향은 xy-평면상에서 $0^{\circ}$, ${\pm}50^{\circ}$, 3개의 빔 조향이 가능하다. 동작 주파수는 VSWR 2:1 기준으로2.50~2.56 GHz이다. 빔 조향 시 2.48~1.96 dBi의 최대 이득(peak gain)을 가지며, 세 가지 빔은 전체 $125^{\circ}$ 정도의 넓은 빔 커버리지를 갖는다.
전원을 on/off하는 스위칭 방식을 이용한 펄스 증폭기는 입력 신호를 변조하는 방식에 비해 효율 및 잡음 특성이 우수하며, 입력단에 별도의 펄스 변조기가 필요 없어 회로가 간단하다. 현재 스위칭 방식의 펄스 증폭기는 스위칭 회로의 특성 상 rise 시간에 비해 fall 시간이 길어지는 단점이 있다. 본 논문에서는 fall 시간을 개선한 스위칭 회로를 제안하였다. 펄스 증폭기에 제안한 스위칭 회로를 적용하여 측정한 결과, 펄스 출력이 27 dBm에서 rise/fall 시간이 각각 5.7 ns, 21.9 ns인 결과를 얻었다.
In this paper we report new integration technology developed for three-dimensional metallic microstructures in an arbitrary shape. We have developed the two fabrication methods: Multi-Exposure and Single-Development (MESD) and Sacrificial Metallic Mold(SMM) techniques. Three-dimensional photoresist mold can be formed by the MESD method while unlimited number of structural levels can be realized by the SMM technique. Using these two techniques we have fabricated solenoid inductors and levitated spiral inductors for RF applications. We have achieved peak Q- factors over 40 in the 2-10㎓ range, the highest number among the inductors reported to date. Finally, we propose "On-Chip Passives" as a post IC process for monolithic integration of inductors, tunable capacitors, microwave switches, transmission lines, and mixers and filters toward future single-chip transceiver integration.
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
본 논문에서는 파장 고정 광원 한 개와 2${\times}$2 광 MEMS 스위치, 그리고 광섬유 지연선로로 구성된 4-비트 선형 위상배열 안테나(Phased Array Antenna: PAA)용 광 실시간 지연선로 (True Time-Delay; TTD)의 구조를 설계하였고, 두 개의 안테나 소자로 구성된 10-GHz PAA 구동을 위해 단위 시간 지연 차이가 6 ps인 4-비트 TTD를 구현하였다. 실험 결과, 최대 시간지연 오차는 -0.4 ps로 측정되었으며, 이에 대한 최대 주사각 오차는 1.63$^{\circ}$로 나타나, 구현한 TTD의 성능이 이론치와 서로 일치하는 것을 확인하였다. 각 안테나 소자에 연결된 광 MEMS 스위치와 광섬유 지연선로의 삽입손실은 스위치 상태에 따라 최소 1.36 ㏈에서 최대 2.4 ㏈로 측정되었으며, 또한 정해진 주사각의 경우에는, 안테나 소자 간 삽입손실 차이가 최대 0.32 ㏈로 측정되었다. 안테나 소자 전단의 증폭기 이득 조정이나 가변 감쇄기를 사용하여 삽입손실을 균등화시키면, 기존의 파장 가변 광원을 이용하는 TTD 구조들 보다 안정적이며 경제적인 TTD 구조가 될 것으로 예상된다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제17권2호
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pp.92-97
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2016
This paper presents design and simulation of wide band RF microswitch that uses electrostatic actuation for its operation. RF MEMS devices exhibit superior high frequency performance in comparison to conventional devices. Similar techniques that are used in Very Large Scale Integration (VLSI) can be employed to design and fabricate MEMS devices and traditional batch-processing methods can be used for its manufacturing. The proposed switch presents a novel design approach to handle reliability concerns in MEMS switches like dielectric charging effect, micro welding and stiction. The shape has been optimized at actuation voltage of 14-16 V. The switch has an improved restoring force of 20.8 μN. The design of the proposed switch is very elemental and primarily composed of electrostatic actuator, a bridge membrane and coplanar waveguide which are suspended over the substrate. The simple design of the switch makes it easy for fabrication. Typical insertion and isolation of the switch at 1 GHz is -0.03 dB and -71 dB and at 85 GHz it is -0.24 dB and -29.8 dB respectively. The isolation remains more than - 20 db even after 120 GHz. To our knowledge this is the first demonstration of a metal contact switch that shows such a high and sustained isolation and performance at W-band frequencies with an excellent figure-of merit (fc=1/2.pi.Ron.Cu =1,900 GHz). This figure of merit is significantly greater than electronic switching devices. The switch would find extensive application in wideband operations and areas where reliability is a major concern.
In ahigh power amplifier design, power combiner/divider is used to connect low power amplifiers in parallel. The raidal structure of the powe combiner/divider has not only a good characteristics of port-to-port isolation but also an advantage of giving a redundancy to the structure itself by using RF switches. The parastics of a power resistor, that would be a problem in design process, are removed by both slot lines and cavity resonators, and the comon node in the circuit is rdesigned as a planar topology, and thus a new type of 4-way radial power combiner/divider is accomplished at 1840 ~ 1870 MH PCS frequency band. The insertion loss, reflection, and isolation characteristics of 40way radial power combiner/divider which can be adaptable to PCS system in this thesis are -0.3dB, -24dB,a dn -27dB respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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