본 논문에서는 갈릴레오 수신기 구조의 요구사항을 검토한 후 시뮬레이션을 통해 RF 성능 파라미터들이 갈릴레오 수신기 성능에 어떠한 영향을 주는지 알아보았다. 먼저 갈릴레오 시스템의 일반사항과 갈릴레오 수신기의 구조 및 특성에 대해 고찰하였고, 갈릴레오 수신기의 성능 분석을 위해 에질런트사의 ADS(Advanced Design System)를 이용하여 15 % EVM에 상응하는 16 dB C/N의 갈릴레오 수신기 성능 요구 규격에 초점을 맞춰 갈릴레오 수신기를 설계하였다. AGC(Automatic Gain Control) 동작을 확인하기 위해 수신 파워에 따른 출력 IF의 변화량을 확인하였으며, 일정한 IF 출력을 통해 정상적인 AGC 동작을 확인하였다. 수신기 입력 파워에 의한 성능 분석과 수신기 국부 발진기의 위상 잡음 변경에 따른 성능 열화 분석을 통해 -127 dBm의 입력 파워에서 EVM(Error Vector Magnitude) 변화를 알아보았다. 또한 AGC의 이득 범위(-2.5 dB ~ +42.5 dB)에 의해 결정된 -92 dBm ~ -139 dBm의 입력 파워에서 ADC(Analog to Digital Converter)의 비트 변경에 따른 성능 분석을 하였으며, LO의 위상 잡음이 감소하고 ADC의 비트가 증가함에 따라 EVM이 향상 됨을 알 수 있었다.
본 논문은 RF 호로 모듈을 구현하기 위한 방법으로서 BGA(Ball Grid Array) 패키지 구조를 제시하고 그 전기적 변수를 추출하였다. RF 소자의 동작 주파수가 높아지면서 RF 회로를 구성하는 패키지의 전지적 기생 성분들은 무시할 수 없을 정도로 동작회로에 영향을 끼친다. 또한 소형화 이동성을 요구하는 무선 통신 시스템은 그 전기적 특성을 만족시킬 수 있도록 새로운 RF 회로 모듈 구조를 요구한다. RF 회로 모듈 BGA 패키지 구조는 회로 동작의 고속화, 소형화, 짧은 회로 배선 길이, 아날로그와 디지탈 혼성 회로에서 흔히 발생하는 전기적 기생 성분에 의한 잡음 개선등 기존의 구조에 비해 많은 장점을 제공한다. 부품 실장 공정 과정에서도 BGA 패키지 구조는 드릴링을 이용한 구멍 관통 홀 제작이 아닌 순수한 표면 실장 공정만으로 제작될 수 있는 장점을 제시한다. 본 실험은 224MHz에서 동작하는 ITS(Intelligent Transportation System) RF 모튤을 BGA 패키지 구조로 설계 제작하였으며, HP5475A TDR(Time Domain Reflectometry) 장비를 이용하여 3${\times}$3 입${\cdot}$출력단자 구조을 갖는 RF 모튤 BGA 패키지의 전기적 파라메타의 기생성분을 측정하였다. 그 결과 BGA 공납의 자체 캐패시턴스는 68.6fF, 자체 인덕턴스는 1.53nH로써 QFP 패키지 구조의 자체 캐패시턴스 200fF와 자체 인덕턴스 3.24nH와 비교할 때 각각 34%, 47%의 값에 지나지 않음을 볼 수 있었다. HP4396B Network Analyzer의 S11 파라메타 측정에서도 1.55GHz 근방에서 0.26dB의 손실을 보여주어 계산치와 일치함을 보여 주었다. BGA 패키지를 위한 배선 길이도 0.78mm로 짧아져서 RF 회로 모튤을 소형화시킬 수 있었으며, 이는 RF 회로 모듈 구성에서 BGA 패키지 구조를 사용하면 전기적 특성을 개선시킬 수 있음을 보여준 것이다.
M/W 주파수 변환 중계기는 송신 궤환 신호에 의한 발진 가능성이 적고, 가시거리 통신을 하기 때문에 타 시스템에 대한 간섭도 적다. 때문에 도서 지역 등에 기지국 신호를 전송하는 경우에 M/W 중계기를 많이 이용한다. 본 논문에는 이동통신 M/W 주파수 변환 송신기에 적용 가능한 아날로그 predistorter의 설계와 구현에 관한 내용이 기술되어 있다. 본 논문에서 이용한 M/W 주파수 변환 송신기는 1010+/10 MHz의 신호를 11GHz 대역으로 주파수 변환해서 전송한다. 11GHz 대역에서 predistorter를 구현하기는 매우 어렵기 때문에 논문에서는 IF 대역인 1010MHz 대역에서 동작하는 predistorter를 구현하였다. 이와 같은 IF 대역에서 동작하는 predistorter는 IF 단 이후의 전체 송신기를 선형화 하는 효과가 있다. Predistorter의 성능 실험 결과 M/W 주파수 변환 송신기가 10.805GHz에서 25dBm을 출력 할 때 10dB의 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)이 개선됨을 확인하였다.
This work presents the design, fabrication and microwave performance of distributed analog phase shifter (DAPS) fabricated on $(Ba,\;Sr)TiO_3$ (BST) thin films for X-band applications. Ferroelectric BST thin films were deposited on MgO substrates by pulsed laser deposition. The DAPS consists of high impedance coplanar waveguide (CPW) and periodically loaded tunable BST interdigitated capacitors (IDC). In order to reduce the insertion loss of DAPS and to remove the alteration of unloaded CPW properties according to an applied dc bias voltage, BST layer under transmission lines were removed by photolithography and RF-ion milling. The measured results are in good agreement with the simulated results at the frequencies of interest. The measured differential phase shift based on BST thin films was $24^{\circ}$ and the insertion loss decreased from 1.1 dB to 0.7 dB with increasing the bias voltage from 0 to 40V at 10 GHz.
무선통신환경에서는 RF신호가 매우 심하게 변하는데, 이러한 신호의 변화는 특히 차량통신환경에서 더욱 심해진다. 자동이득제어는 무선통신시스템에서 신뢰성 있는 통신환경을 제공하고 급격하게 변하는 수신신호를 보상하데 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 수신신호세기값과 아날로그-디지털변환값 두 가지 신호를 이용하는 간단하고 향상된 자동이득 제어기법에 대해 논의한다. 시물레이션과 실제 환경에의 측정을 통해 제안된 기법의 성능을 검증한다.
최근 소형 레이더는 다양한 운용환경에서 대응하기 위하여 소형화와 저전력화를 추진한다. 또한 한번의 타격으로 표적의 시스템을 무능화시키기 위해 높은 거리해상도를 갖는 소형 밀리미터파 레이더 개발을 요구한다. 본 논문에서는 소형 밀리미터파 레이더에서 사용할 수 있는 신호처리기를 설계하고 구현하였다. 소형 밀리미터파 레이더를 위한 신호처리기는 소형화와 저전력화를 위해 디지털 IF(Intermediate Frequency) 수신기와 실시간 FFT 연산이 가능한 DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈을 설계하였다. 또한 소형 밀리미터파 레이더의 수신 경로에서 발생할 수 있는 신호의 왜곡을 보정하기 위한 수단으로 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 DAC(Digital Analog Converter)를 활용하여 시스템에서 사용하는 RF(Radio Frequency) 신호를 생성할 수 있도록 하였다. 마지막으로 성능시험을 통해 구현한 신호처리기를 검증하였다.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제14권6호
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pp.712-717
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2014
The performance of npn SiGe HBT on thin film SOI is investigated at 32 nm technology node by applying body bias. An n-well is created underneath thin BOX to isolate the body biased SOI HBT from SOI CMOS. The results show that the HBT voltage gain and power gain can be programmed by applying body bias to the n-well. This HBT can be used in variable gain amplifiers that are widely used in the receiver chain of RF systems. The HBT is compatible with 32 nm FDSOI technology having 10 nm film thickness and 30 nm BOX thickness. As the breakdown voltage increases by applying the body bias, the SOI HBT with 3 V $V_{CE}$ has very high $f_tBV_{CEO}$ product (839 GHzV). The self heating performance of the proposed SOI HBT is studied. The high voltage gain and power gain (60 dB) of this HBT will be useful in designing analog/RF systems which cannot be achieved using 32 nm SOI CMOS (usually voltage gain is in the range of 10-20 dB).
RF(radio Frequency)용 MCM(Multichip Module)-D 기판 내장형 인덕터를 개발하였다. MCM 기술은 고밀도 패키징 기술로서 주로 디지털회로에 많이 적용되어 왔으나, 최근에는 아날로그회로 및 디지털회로가 혼재된 혼성신호 및 초고주파 회로에도 적용되고 있다. 혼성신호에서는 능동소자 주변에 많은 수의 수동소자가 연결되므로 MCM-D 기판에 수동소자를 내장시키면 원가절감과 시스템의 크기 축소 및 경량화를 이를 수 있을 뿐 아니라, 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 MCM-D 기판은 Cu/감광성 BCB(Benzocyclobutene)를 각각 금속배선 및 절연막 재료로 사용하였고, 금속배선은 Ti/Cu를 각각 1000 $\AA$/3000 $\AA$으로 스퍼터한 후 fountain 방식으로 전기 도금하여 3 $\mu\textrm{m}$ Cu를 형성하였으며, 인덕터는 coplanar구조로 하여 기존의 반도체 공정을 이용하여 MCM-D기판에 인덕터를 안정적으로 내장시키고 전기적 특성을 측정하였다.
이 논문에서는 패키지 인덕턴스를 고려한 다중 단자에서의 전도성 실리콘 기판에서의 커플링을 모델링하고 정량적으로 특성화한다. 이것을 위해 2단자 커플링 모델로부터 추출할 수 있는 모델 파라미터를 일반적인 구조에 적용할 수 있도록 개선하였다. 그리고 다중 단자의 노이즈 소스에 의한 기판 커플링 특성을 위해 기판의 주파수 의존적인 특성을 정확히 반영하는 2단자 기판 커플링 모델을 선형적으로 결합함으로써 일반적인 구조에 적용될 수 있도록 확장하였다. 또한 패키지 인덕턴스는 시스템의 특성 주파수를 높은 주파수 영역으로 이동시킴으로써 결과적으로 기판 커플링을 증가시키므로 정확한 분석이 요구된다. 따라서 기판 커플링 모델에 패키지 인덕턴스 성분을 추가하고 이를 정량적으로 분석함으로써 설계 초기 단계에서 패키지의 영향과 기판 커플링의 영향을 동시에 고려한 회로 성능 분석이 가능하도록 하였다. 그러므로 이 논문에서 제안한 방법은 복잡한 혼성 신호 회로의 성능 분석에 매우 유용하게 이용될 수 있다.
A fast scan digital-IF FFT receiver at the radio communication band is presented for spectrum monitoring applications. It is composed of three parts: RF front-end, fast LO board, and signal processing board. It has about 19GHz/s scan rate, multi frequency resolution from 10kHz to 2.5kHz, and high sensitivity of below -99dBm. The design and performance analysis of the digital-IF FFT receiver are presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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